华中农大张启发院士PNAS发表水稻miRNA研究重要成果

　　

   侧分枝模式（包括分蘖和花序分枝）决定着许多谷物的籽粒产量。华中农业大学的研究团队在水稻中鉴定了一个由microRNA和转录因子组成的，控制营养（分蘖）和生殖（稻穗）分枝的调控网络。这一成果发表在十二月二日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

   这篇文章的通讯作者是我国著名的植物遗传和分子生物学家，华中农业大学作物遗传改良重点实验室主任张启发院士。张启发院士的课题组长期致力于水稻基因组研究，旨在通过植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行水稻改良。

   禾本科植物在营养生长和生殖生长阶段会出现分蘖和稻穗分枝，分蘖是指在地面以下或接近地面处所发生的分枝。这种分枝模式很大程度上决定了禾本科植物的多样性，同时也是许多谷物籽粒产量的重要决定因素（转自生物通）。

图1 分蘖和花序分枝受miR156和miR529调控

 
图2 SPL基因促进分支分生组织向小穗分生组织的转变

 图3 miR172/AP2 pathway调控稻穗分枝，但并不调控分蘖

 
图4 SNB, OsIDS1, and OsTOE1 与TPRs.的相互作用

图5 SPL14通过miR172调控穗转变

 
图6 SPL14也通过PAP2/MADS34-RCN pathway调控穗转变

   研究人员发现，调控水稻分蘖和稻穗分枝的基因网络由miR156/ miR529/ SPL和miR172/ AP2通路组成。SPL基因对分蘖进行负控制，但正调控花序分生组织和小穗转变。SPL过少或过多都会减少稻穗分枝，但作用机制并不相同。

   研究者通过Affymetrix 水稻表达谱芯片实验，确认了miR156/SPL的下游调控基因，进一步明晰了调控水稻分蘖和稻穗分枝的基因调控网络，这项研究为理解禾本科植物的分枝调控提供了重要启示，在水稻的遗传改良中有很大的应用前景。

   其中Affymetrix水稻表达谱芯片实验在北京博奥晶典生物技术有限公司完成。

图7：A. miR156OE 和WT样品的聚类分析 B. miR156OE 和WT中相关基因相对表达水平

 
图8 营养生长和生殖分枝的协同调控模型

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作者简介：
张启发教授，1953年12月出生，湖北公安人。博士，教授、博士生导师。现任华中农业大学生命科学技术学院教授。中国科学院院士，美国科学院外籍院士、第三世界科学院院士。美国洛克菲勒基金会水稻生物技术国际合作计划科学顾问委员会委员。

1973-1976 华中农学院 农学 学士；1982-1985 美国加利福尼亚大学戴维斯分校 遗传学 博士；1985-1986 美国加利福尼亚大学戴维斯分校 博士后。1993获瑞典国王Baudouin奖，1994年获国家有突出贡献的中青年专家称号，1998年获中国青年科学家奖，1999年被聘为教育部“****奖励计划”首批特聘教授，2003年获何梁何利科学与技术进步奖，2005年获加利福尼亚大学戴维斯分校杰出校友奖，2008年获湖北省突出贡献奖，2012年获国际作物科学学会杰出科学家奖。