近日，中国水稻研究所胡培松院士领衔的科研团队和国内科研单位合作研究阐明了一种碳氮协同互作调控水稻分蘖芽发育的新机制，将为水稻增产提供重要的理论依据。相关研究成果发表在《新植物学家（NewPhytologist）》上。
分蘖数是水稻重要的农艺性状之一，因为分蘖数决定着有效穗数，最终决定水稻的产量。研究表明水稻分蘖的形成包括分蘖芽的起始和伸长两个生物学过程，其调控机制也日渐清晰，然而光合作用如何协同糖和氮信号调控分蘖芽发育的分子机制并不清楚。
该研究通过正向遗传学手段鉴定了一个调控水稻分蘖数目的关键基因-光合作用基因DTN1，该基因突变体会导致水稻光合速率降低，叶片和腋芽中蔗糖和其他糖含量减少，从而导致分蘖数目的减少，外源蔗糖处理可恢复分蘖减少的表型。
太阳光处理可促进粳稻品种日本晴分蘖芽的伸长，利用太阳光（室外）和日光灯（室内）不同处理后的转录组数据鉴定到光合作用基因DTN1和氮素响应基因NGR5均受到太阳光诱导表达，而该基因突变体中氮素响应基因表达量显著降低，在另一突变体中过表达氮素响应基因可以部分回复该突变体分蘖数减少的表型。综合以上结果，研究人员发现光合作用关键基因DTN1通过调控糖含量正向调节氮素响应基因的表达，进而影响水稻分蘖芽的发育。
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等项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.19921
