抽穗期、穗型和籽粒大小是影響水稻產量的重要農藝性狀。迄今為止，盡管已在抽穗期和穗發育調控機制方面取得了許多重要研究進展，但目前僅鑒定出少數同時調控多個農藝性狀的多功能基因。   　　近日，Journal of Experimental Botany在線發表了上海交通大學生命科學技術學院林文慧研究組題為“OsGATA6 regulates rice heading date and grain number per panicle”的研究論文，該研究鑒定出一個新的GATA轉錄因子OsGATA6，同時影響水稻抽穗期、穗粒數和籽粒大小；過表達OsGATA6通過增加穗粒數提高了籽粒產量，這為提高水稻產量的育種計劃提供了又一潛在靶標。上海交通大學生命科學技術學院助理研究員張燕潔為論文第一作者，林文慧研究員為該論文的通訊作者。   　　GATA家族蛋白是一類廣泛存在于動物、真菌和植物中的轉錄調控因子，可識別靶基因保守的WGATAR基序，并參與器官分化和發育的調控。該研究組之前研究發現，GATA轉錄因子整合光和油菜素內酯信號通路，調節油菜素內酯介導的生長調控，并影響株型和粒型；在單細胞轉錄組圖譜和染色質可及性圖譜方面的合作研究也發現了一個新的GATA轉錄因子OsGATA6（LOC_Os01g54210），參與水稻根尖基本和維管組織的發育。在此基礎上，進一步對OsGATA6在水稻生殖生長方面的功能進行了探討。   　　表達模式分析顯示，OsGATA6在水稻中組成型表達，且在幼葉和穗中高量表達。原位雜交分析發現，OsGATA6特異性定位于穗原基的表層細胞。通過OsGATA6過表達、amiRNA干擾表達以及CRISPR-Cas9基因編輯進行功能鑒定，結果顯示OsGATA6的過表達導致水稻抽穗延遲，粒數增加，籽粒減小；而其干擾沉默表達則與之相反，表明OsGATA6負調控抽穗期，但正調控穗發育，并影響籽粒大小（OsGATA6表達水平與粒重呈負相關）。   　　經基因表達水平檢測發現，OsGATA6通過調節抽穗期相關基因的轉錄來調控水稻抽穗，尤其是抽穗前葉片中的核心成花素基因RICE FLOWERING LOCUS T 1（RFT1）和Heading date 3a（Hd3a），OsGATA6過表達系顯示RFT1和Hd3a表達的降低。已知OsMFT1正調控抽穗期和穗粒數，其在amiRNA株系中顯示下調。進一步分析發現，OsGATA6可直接與OsMFT1的啟動子結合并誘導其表達，從而發揮抽穗期和穗發育調控功能。另外，OsGATA6在擬南芥中的過表達導致AtFT（FLOWERING LOCUS T）表達受抑制且開花延遲，AtFT與RFT1和Hd3a高度同源，這表明OsGATA6在水稻和擬南芥中的調控機制相似。   　　圖3.OsGATA6調控水稻抽穗期和每穗粒數的工作模型   　　中國科學院分子植物科學卓越創新中心王佳偉研究員，上海交通大學農業與生物學院薛紅衛教授，香港中文大學生命科學學院何軍賢教授參與了此項研究。此項工作得到了國家自然科學基金，農業部轉基因生物新品種培育科技重大專項重點項目，國家重大科學研究計劃，NSFC-RGC合作研究項目等經費支持。   　　論文鏈接：   　　https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erac247/6602068?login=true