The Plant Cell | 基因组所汪泉团队揭示水稻器官边界建成的分子机制

植物一生中不断产生新器官，伴随新器官形成的，是边界区域的产生。

边界区域不仅将植物新旧器官区分开来，也参与器官的形态建成和特化。

在水稻的整个生长周期中，存在多种不同的边界区域：分生组织与新生器官原基（如叶、花等）间的传统边界、叶片与叶鞘衔接的叶枕区、小穗护颖与副护颖之间的离层等...

这些边界决定了水稻的分蘖数量、叶片角度、籽粒落粒性...从而影响水稻的产量。

然而，这些不同边界区域是否有共同的特征或调控方式，一直没有较深入的报道。

近日，中国农科院基因组所（大鹏湾实验室）汪泉团队在《植物细胞（The Plant Cell）》在线发表了题为“A conserved boundary-specific NAC transcription factor targets various regulators to modulate rice aerial architecture”的研究论文，揭示了NAC转录因子OsCUC1（CUP-SHAPED COTYLEDON1）调控水稻不同类型边界建成的分子机制。

一图读懂

研究依托田间筛选获得的水稻自然突变体abd（abnormal boundary development），该突变体表现为矮秆、叶片融合、分枝异常等典型边界发育缺陷表型。为定位突变基因，研究团队以abd突变体构建遗传分离群体，通过图位克隆将突变位点锁定在水稻6号染色体。结合abd突变体表型特征，团队对区间内基因开展PCR扩增与全长测序比对，最终确定突变基因为边界基因OsCUC1。

研究团队联合运用RNA-seq与ChIP-seq技术挖掘下游靶基因，通过RNA原位杂交、ChIP-qPCR、EMSA、遗传杂交等验证手段，明确OsCUC1作为调控水稻器官边界发育的核心转录因子，可直接靶向分蘖起始基因MONOCULM 1（MOC1）、叶枕发育基因LIGULELESS 1 （OsLG1）以及落粒相关基因QUANTITATIVE TRAIT LOCUS OF SEED SHATTERING ON CHROMOSOME 1（qSH1）、SHATTERING ABORTION 1（SHAT1）和OsYABBY2，调控各类器官边界建成，进而决定分蘖、叶夹角、落粒性等关键产量性状。

该研究完善了单子叶植物器官边界发育的基础理论，同时为禾本科作物株型改良提供了优异靶标。

《植物细胞（The Plant Cell）》杂志In brief栏目以“NAC in the middle: The conserved NAC transcription factor OsCUC1 controls organ boundary formation in rice” 为题，对该研究成果进行了点评。

基因组所（大鹏湾实验室）博士后李泽宇、副研究员王碎抗、宜春市科学院曾龙军助理研究员为论文的共同第一作者，基因组所汪泉研究员为该论文的通讯作者，崖州湾国家实验室钱前院士对本研究给与了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、广东省基础与应用基础研究基金以及广东省重点领域研发计划等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koag152