中國科學家Nature子刊同期發表四項重要成果

　　來自中科院、中國農科院、福建省農業科學院和武漢大學等機構的研究人員，分別在水稻及擬南芥研究中取得重要突破，四篇研究論文發布在最新一期（12月21日）的《Nature Plants》雜志上。

　　在這篇文章中，中科院生態環境研究中心朱永官(Yong-Guan Zhu)研究員與美國奧克蘭大學的Zijuan Liu合作，證實肌醇轉運蛋白AtINT2和AtINT4調控了擬南芥種子中的砷累積。

　　地下水和土壤砷污染威脅著全球數以千萬計人民的健康。了解作物吸收砷的途徑因此極為重要。膜轉運蛋白促成了根吸收砷，通過木質部向地上部轉移。在包括水稻在內的許多植物中已確定了一些膜轉運蛋白的特征。但目前尚未鑒別出負責將來自木質部的砷運載到韌皮部及種子中的轉運蛋白。

　　在這篇文章中，研究人員確定了在擬南芥中負責韌皮部肌醇吸收的轉運蛋白也運輸了砷。用AtINT2或AtINT4轉化釀酒酵母可導致砷累積增多，提高了對亞砷酸鹽的敏感度。在非洲爪蟾胚胎中表達AtINT2也可以誘導砷輸入。相比于野生型擬南芥，在通過根提供亞砷酸鹽的植物中破壞AtINT2或AtINT4可導致韌皮部、角果和種子砷濃度下降。當通過葉來提供亞砷酸鹽時，這些植物也顯示角果和種子砷濃度顯著下降。

　　由此，研究人員認為在擬南芥中，是肌醇轉運蛋白負責將亞砷酸鹽輸入到了韌皮部和種子中。

　　來自中科院遺傳與發育生物學研究所的李云海（Yunhai Li）研究組與中國農業科學院的朱旭東(Xudong Zhu)研究員合作，證實在水稻中OsmiR396調控OsGRF4控制了谷粒大小和產量。

　　提高糧食產量對于現代農業至關重要。谷粒大小是水稻產量一個重要的組成部分，受到數量性狀位點(QTLs)的調控。探究影響谷粒大小的新QTLs將幫助育種者開發出高產的優良水稻品種。

　　在這篇文章中，研究人員報告稱在水稻中鑒別出了一個負責谷粒大小和重量的新半顯性QTL(GS2)，其編碼了轉錄因子OsGRF4，受到OsmiR396的調控。他們證實， GS2一個2bp的堿基替換突變會破壞OsmiR396對GS2的調控，導致谷粒大且重，提高糧食產量。進一步的結果揭示，GS2與轉錄輔激活因子OsGIF1/2/3發生了互作，OsGIF1過表達可提高谷粒大小和重量。

　　由此，新研究結果確定了GS2、OsGIFs和OsmiR396對谷粒大小和重量的調控機制，并提出這一信號通路可利用來提高作物的產量。

　　來自中科院遺傳與發育生物學研究所的儲成才(Chengcai Chu)課題組與福建省農業科學院的趙明富(Mingfu Zhao)研究員證實，GL2介導的油菜素內酯（brassinosteroid）反應控制了谷粒大小和水稻產量。

　　鑒于人口地不斷增長及耕地面積的減少，糧食短缺已成為本世紀最嚴重的全球問題之一。谷粒大小是產量的決定因素之一，因此成為了遺傳育種的主要目標。盡管在過去十年里鑒別出了一些與水稻谷粒大小相關的QTLs，對于它們功能的潛在機制仍不是很清楚。

　　在這里，研究人員證實一個粒長相關QTL—— GL2有潛力將粒重和子粒產量分別提高27.1%和16.6%。他們還證實GL2是OsGRF4的等位基因，它的miR396靶向序列中包含了一些突變。由于這一突變，GL2表達水平略升高，由此通過上調一些油菜素內酯誘導的基因來激活油菜素內酯反應促進了谷粒發育。此外，他們還發現水稻油菜素內酯信號中心負調控因子GSK2直接與OsGRF4互作，抑制了它的轉錄激活活性，介導了激素對粒長的特異調控。

　　由此，這項研究證實了通過調節特異油菜素內酯反應來提高植物生產力的可行性。

　　在這篇文章中，來自武漢大學生命科學學院的研究人員證實，阻斷miR396可通過塑造花序結構來提高水稻產量。