穗退化現(xiàn)象在水稻生產(chǎn)中時有發(fā)生，穗部小花的退化將直接影響到產(chǎn)量的形成。穗部小花退化主要由品種特性決定，同時也受到外界不利環(huán)境的影響，是水稻生產(chǎn)中的重大問題。然而，目前關(guān)于水稻穗頂部小花退化的遺傳和分子機(jī)制的研究知之甚少。

 

　　近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所吳先軍課題組在Journal of Advanced Research上發(fā)表了題為“A putative SUBTILISIN-LIKE SERINE PROTEASE 1 （SUBSrP1） regulates anther cuticle biosynthesis and panicle development in rice”的研究論文，論文第一作者為博士后阿福（Asif Ali）。該研究揭示了OsSUBSrP1通過調(diào)節(jié)水稻蠟質(zhì)和角質(zhì)層的發(fā)育來維持ROS穩(wěn)態(tài)，在花粉發(fā)育小孢子形成中起關(guān)鍵作用，發(fā)現(xiàn)了調(diào)控水稻穗頂部退化的新機(jī)制，為高產(chǎn)品種選育以及在生產(chǎn)上避免因穗頂部退化引起的減產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。

 

　　該研究以EMS誘變得到的一份穗頂部小花退化突變體apa1331 （apical panicle abortion1331）為材料，開展了表型鑒定、基因克隆和調(diào)控機(jī)理的研究。突變體apa1331表現(xiàn)為頂端小穗的退化，無花粉產(chǎn)生及花藥角質(zhì)層缺陷，突變體花藥的橫切面發(fā)現(xiàn)小孢子減數(shù)分裂時期開始存在發(fā)育缺陷。氣相色譜分析表明突變體花藥的蠟質(zhì)和角質(zhì)層含量明顯低于野生型。同時突變體穗頂部活性氧（ROS）和抗氧化劑的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，并積累高水平的過氧化氫（H2O2）和丙二醛（MDA）。利用分子克隆技術(shù)發(fā)現(xiàn)，apa1331是OsSUBSrP1突變導(dǎo)致的，OsSUBSrP1在幼穗頂部高表達(dá)。對野生型和突變體小穗6cm時期的穗頂部材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，突變體材料由于OsSUBSrP1基因突變導(dǎo)致蠟質(zhì)和角質(zhì)生物合成基因顯著下調(diào)，最終影響了穗部發(fā)育。

 

　　論文鏈接：A putative SUBTILISIN-LIKE SERINE PROTEASE 1 （SUBSrP1） regulates anther cuticle biosynthesis and panicle development in rice - ScienceDirect