科技日報記者 金鳳
挖掘水稻新的抽穗期基因并解析其作用機制，對培育高產、優質、廣適的水稻品種具有重要意義。6月19日，中國工程院院士萬建民團隊在國際學術期刊《自然·通訊》刊發的論文中指出，該團隊通過克隆一個在長日照條件下特異性調控水稻抽穗的基因，發現其可以調控水稻的生物鐘核心基因OsCCA1的mRNA剪接，影響水稻抽穗期。
“在一定范圍內，水稻接收的光照越短，抽穗越快，水稻越早熟。”論文的共同通訊作者、南京農業大學教授周時榮介紹，抽穗期影響水稻的產量和品質，水稻的抽穗受光信號與內源生物鐘系統的復雜調控。然而光信號如何整合至生物鐘網絡的機制仍迷霧重重。
此次研究中，科研團隊克隆了一個在長日照條件下特異性調控水稻抽穗的基因ELD1。該基因功能完全缺失會導致水稻胚胎死亡，但特定氨基酸的突變可顯著促進抽穗而沒有明顯的農藝性狀缺陷。
周時榮介紹，ELD1可與OsNKAP蛋白及多個核心mRNA剪接因子互作。ELD1在全基因組范圍內能夠調控上千個基因的可變剪接，特別是在生物鐘核心基因OsCCA1上介導多個位點的剪接事件。
“植物和人一樣，都有生物鐘。不同的生物鐘節律，影響了水稻的抽穗。ELD1主要通過 OsCCA1-Hd1通路影響水稻抽穗期。”周時榮說，團隊進一步研究發現，光信號通過光敏色素phyB調控ELD1，再影響OsCCA1，從而調控水稻的生物鐘。
周時榮介紹，本研究不僅揭示了光信號調控水稻抽穗期的全新機制，且在分子育種上取得突破。科研團隊利用堿基編輯技術對ELD1關鍵氨基酸進行定點突變，為寧粳7號、寧粳4號等優良品種培育出早抽穗新種質，為植物發育必需基因在育種中的應用提供了新范式。
“本研究為解決秈粳雜交F1代超親遲熟問題提供了重要基因資源和理論支撐，對培育廣適性水稻新品種具有重要意義。”周時榮說。
