3月19日，水稻所孫昌輝/鄧曉建團隊與中科院遺傳發(fā)育所儲成才研究團隊合作，在國際著名期刊《植物生物技術(shù)雜志》（Plant Biotechnology Journal）上在線發(fā)表了題為《雙重功能的生物鐘基因OsLHY調(diào)控水稻抽穗期的日長臨界點》（Dual function of clock componentOsLHYsets critical day length for photoperiodic flowering in rice“）的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，水稻生物鐘基因OsLHY在不同日照長度下具備提早和延遲抽穗的雙重功能，并通過OsGI-Hd1途徑精準調(diào)控導致功能轉(zhuǎn)換的日長臨界點。該研究是兩個團隊繼2012年聯(lián)合發(fā)表Plant Cell文章（Sunet al, 2012）后的重要合作進展。
開花是植物從營養(yǎng)生長到生殖生長的轉(zhuǎn)換過程，是植物最重要的生命進程之一。生物鐘作為一種內(nèi)在的時鐘設(shè)定機制，使植物可以精準感知日照長度變化（光周期）和季節(jié)變換，以在適宜的時間誘導開花。水稻的開花時間也稱為抽穗期，是決定品種種植地區(qū)與種植季節(jié)的重要農(nóng)藝性狀。該研究從一個抽穗期延遲的水稻突變體入手，克隆到生物鐘核心元件LHY在水稻中的同源基因OsLHY，并利用多種方法驗證了該基因的功能。研究發(fā)現(xiàn)，突變體oslhy的生物鐘運轉(zhuǎn)出現(xiàn)了紊亂，說明OsLHY也是水稻生物鐘的必備組件。有趣的是，OsLHY在不同日照長度下出現(xiàn)了功能反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，突變體oslhy在≥12 h日照長度下抽穗延遲，而在≤11 h日照長度下抽穗提早。基因表達分析和一系列生化實驗表明，OsLHY蛋白可以直接結(jié)合在另一個抽穗期基因OsGI的啟動子上，通過OsGI-Hd1途徑調(diào)控抽穗期。遺傳分析顯示，在突變體oslhy中敲除OsGI后，OsLHY功能反轉(zhuǎn)的日長臨界點延長到了13.5 h，說明OsLHY對日長臨界點的設(shè)定依賴于OsGI基因；雙突變體oslhyhd1在多個日長條件下均表現(xiàn)出與單突變體hd1相同的抽穗期，表明OsLHY的雙重功能完全依賴于Hd1。適宜的抽穗期是水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保障，該研究闡明了生物鐘與光周期之間一種新的調(diào)節(jié)機制，對于指導針對水稻抽穗期的分子育種和跨地區(qū)引種，根據(jù)種植區(qū)域日照長度培育相應(yīng)抽穗期的水稻品種都具有重要意義。
水稻所鄧曉建教授、孫昌輝副教授和中科院遺傳發(fā)育所儲成才研究員為該論文通訊作者。我校孫昌輝副教授，博士生張寬，碩士畢業(yè)生周怡、楊川鵬、王秋霞為論文的共同第一作者，中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所方軍研究員也參與了研究工作。該研究受到了國家自然科學基金等項目資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13580
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