落粒性（seed shattering）是水稻的重要生物學性狀之一,，直接影響著水稻的產量和品質。落粒性的喪失也是野生稻向普通栽培稻過渡的關鍵環(huán)節(jié),。水稻的落粒性與離層（abscission layer, AL）的形成有關,；易落粒的水稻品種具有從表皮到接近維管束發(fā)育完全的離層,，而難落粒品種沒有離層或具有難降解的離層,。一般來說,，野生稻極易落粒,，秈稻較易落粒，粳稻難落粒,。在正常收獲時,，秈稻品種及部分較易落粒的粳稻品種，會因落粒造成產量損失,；若在生育期或成熟期遭遇大風等惡劣天氣,，造成的產量損失更是無法彌補。因此,，解析水稻籽粒脫落的分子機制,，對于培育或改造具有適度落粒性的水稻品種，降低因落粒造成的產量損失及提高收獲效率具有重要的意義,。水稻的落粒性是由多基因控制或由少數(shù)主效基因和多個微效基因共同控制的數(shù)量性狀,。

赤霉素被廣泛認為是引起“綠色革命”的激素。自20世紀60年代以來,，半矮稈水稻品種的成功選育顯著提高了水稻產量,。赤霉素信號傳導中的負反饋調節(jié)因子SLR1（SLENDER RICE 1）編碼DELLA蛋白，SLR1能與不同的轉錄因子相互作用,，在赤霉素存在的情況下,，SLR1蛋白被降解，從而使赤霉素響應信號正常傳導,。赤霉素在水稻的生長發(fā)育中發(fā)揮了重要的作用,，但對赤霉素是否參與調節(jié)種子落粒性的研究尚未有相關報道。

近日,，基因組所汪泉團隊在《植物細胞（The Plant Cell）》上在線發(fā)表了題為“Gibberellin signaling regulates lignin biosynthesis to modulate rice seed shattering”的研究論文,。文章揭示了赤霉素信號通過調節(jié)離層區(qū)木質素含量影響籽粒脫落的新機制。

在本研究中,，通過全基因組關聯(lián)研究發(fā)現(xiàn),，赤霉素信號的負反饋調節(jié)因子SLR1參與了種子落粒性的調節(jié),。同時通過分析赤霉素合成（SD1,、D18），分解（EUI1）與信號轉導（SLR1）基因的突變體拉力大小,，并利用離層特異性表達基因SHAT1的啟動子特異表達proSHAT1: D18-GFP和proSHAT1: GA2ox1-GFP的轉基因系中進行籽粒拉力測定,，發(fā)現(xiàn)離層區(qū)赤霉素含量的增加或赤霉素信號的增強會導致水稻落粒性更強（拉力更小）,，反之則較難落粒,。RNA-seq和RT-qPCR數(shù)據(jù)顯示,，離層區(qū)木質素的含量會影響水稻落粒性。進一步研究表明SLR1可以與水稻落?；騫SH1,、OSH15和SNB相互作用。并且這三個基因作為轉錄抑制因子能結合在木質素合成基因4CL3的啟動子上,，而SLR1與qSH1,、OSH15和SNB的相互作用可以解除這三個基因對4CL3的抑制，增加離層區(qū)木質素的沉積,，從而提高了斷裂抗拉強度,，降低了落粒程度。

基因組研究所博士后吳昊和何奇為論文的共同第一作者,，汪泉研究員為論文通訊作者,。該研究得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金,、廣東省重點領域研究發(fā)展計劃,、深圳市科創(chuàng)委科技計劃等項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad244