在禾谷類農(nóng)作物生長發(fā)育過程中，除主莖外，往往形成眾多的分枝，使整個植株呈現(xiàn)叢生狀（見圖）。這一現(xiàn)象在農(nóng)業(yè)生物學上被稱為分蘗。分蘗是禾谷類作物最重要的農(nóng)藝性狀之一，在很大程度上決定了作物的產(chǎn)量。作為單子葉植物一種特殊的分枝現(xiàn)象，分蘗同時也是最重要的植物遺傳學和發(fā)育生物學的基本問題之一。雖然分蘗現(xiàn)象在組織解剖學已有相當系統(tǒng)的研究，但對其分子遺傳調(diào)控機制的了解基本上是空白。
我院水稻所年輕科學家、院一級杰出人才錢前博士領(lǐng)導的課題組，與《水稻重要性狀的功能基因組學研究》項目組其他科學家合作，在水稻分蘗分子遺傳學機理研究方面取得突出進展。通過遺傳篩選，課題組的科學家們鑒定了一個單分蘗的突變體moc1（英文“單分蘗”monoculm1的縮寫）。與野生型（即正常植株）多分蘗、叢生的表型比較，moc1突變體除了主莖外沒有任何分蘗枝的形成（圖2）。遺傳分析表明，moc1表型是由單基因隱性突變造成的。通過遺傳圖譜定位克隆技術(shù)，科學家們分離鑒定了MOC1基因。DNA序列分析和同源性研究表明MOC1編碼一個轉(zhuǎn)錄因子，屬于植物基因組特有的GRAS家族的一個成員。進一步系統(tǒng)而 深入的功能研究表明作為主控基因的MOC1調(diào)控了一個精細而復雜的信號傳遞網(wǎng)絡(luò)，并通過此網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)水稻分蘗牙的形成及其正常生長發(fā)育。
MOC1基因的在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用價值是不言而喻的。在基礎(chǔ)理論研究方面，這項研究是近年來在植物形態(tài)建成特別是側(cè)枝形成領(lǐng)域中最重要的發(fā)現(xiàn)之一，研究成果發(fā)表在近期的《Nature》上。
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