12月2日，《美國國家科學院院刊》(PNAS)在線刊發了題為Coordinatedregulationofvegetativeandreproductivebranchinginrice(水稻營養和生殖分枝的協同調控)的研究論文。該研究通過分析水稻3個microRNA及其靶基因在水稻株型發育中的作用及其分子機制，揭示了一個新的控制水稻株型建成的調控途徑。王磊博士為本文的第一作者，張啟發教授為通訊作者。

水稻是全球重要的糧食作物之一，更是我國的主食來源，提高水稻產量對保障糧食安全具有重要意義。水稻的產量由單株穗數、每穗粒數和粒重共同構成，彼此之間相互影響、相互制約。株型是產量的重要決定因子，以理想株型為育種目標的遺傳改良極大的提高了水稻的產量，但是關于水稻株型建成的分子調控機制目前還不是很清楚。

該課題組前期的研究發現在水稻幼穗發育過程中存在兩組呈相反表達模式的基因，其中一組基因表達隨幼穗發育的進程逐漸下降，另一組卻隨幼穗發育而逐漸上升，這些基因被認為可能參與穗型的形成過程。研究人員基于這些信息，利用反向遺傳學、基因組學、和分子生物學等多種手段，揭示了microRNA156、microRNA529和microRNA172及它們的靶基因SPL和AP2在水稻株型建成中的調控關系。研究結果顯示，microRNA156和microRNA529通過調節SPL基因決定水稻的分蘗和穗發育過程，而SPL基因的表達量對決定水稻的株型具有重要作用，過高或過低的SPL基因表達都會導致穗部分枝的嚴重下降，表明調節SPL基因到合適的表達水平與水稻高產有關。進一步的研究顯示SPL基因可以調控大量的轉錄調節因子的表達，其中SPL14通過直接調控microRNA172和MADS34-RCN1的途徑來決定穗型發育。研究結果還揭示microRNA172和其靶基因AP2對提高穗粒數有重要作用，降低microRNA172或者提高AP2的表達，可以在不改變分蘗數的同時大大增加穗粒數，表明microRNA172和其靶基因AP2有望成為水稻遺傳改良的重要靶點。該研究部分闡明了水稻株型發育的分子調控機制，對水稻的遺傳改良具有重要的指導意義。

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