近日，國際重要期刊《PLOS GENETICS》在線發(fā)表了上海交通大學生命科學技術(shù)學院研究員梁婉琪領(lǐng)銜的課題組研究文章《DWARF TILLER1, a WUSCHEL-Related Homeobox Transcription Factor, Is Required for Tiller Growth in Rice》（http://www.plosgenetics.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pgen.1004154#pgen-1004154-g008），首次報道了一個同源異型框基因DWT1在控制現(xiàn)代栽培水稻穗整齊生長中的關(guān)鍵作用。

      水稻的生長形態(tài)如株型、穗型、種子粒型等都對水稻產(chǎn)量具有重要影響。水稻植株由主莖和多個分蘗構(gòu)成，主莖和分蘗之間的穗整齊度是影響水稻產(chǎn)量的另一重要因素。不同于野生稻，現(xiàn)代栽培水稻在人類馴化過程中形成了穗整齊生長的特征，株內(nèi)主穗和各分蘗穗在成熟時期高度較為一致，穗大小也更為接近。這一特征的形成有利于獲得更高的產(chǎn)量，但控制栽培稻穗整齊度的機制之前未見報道。

      梁婉琪課題組通過對水稻突變體dwt1的研究，發(fā)現(xiàn)位于水稻一號染色體上的WOX類基因DWT1(DWARF TILLER1)在突變后會導(dǎo)致水稻分蘗節(jié)間不同程度縮短，從而引起分蘗明顯矮化、穗變小，而主莖高度無顯著變化且穗變大，類似于頂端優(yōu)勢加強的表型。進一步研究發(fā)現(xiàn)DWT1在穗的枝梗原基中表達，通過一種非細胞自主的方式影響到穗下莖節(jié)節(jié)間的細胞分裂和伸長。DWT1可能通過影響一個未知的信號分子在穗部的合成或運輸，調(diào)節(jié)穗下莖節(jié)中細胞分裂素的穩(wěn)態(tài)以及莖節(jié)對赤霉素的響應(yīng)能力，從而促進莖節(jié)伸長的這一重要發(fā)育過程。DWT1在分蘗穗中的表達水平顯著高于主莖中的表達水平，這一表達差異是造成主莖和分蘗高度差異的重要原因。

      該研究不僅首次報道了水稻中的頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，而且從分子水平上揭示了控制這一現(xiàn)象的一個關(guān)鍵基因DWT1的作用機理，為進一步理解水稻植株形態(tài)的建成提供了新的認識，為闡明水稻整齊生長的分子機制找到了重要突破口。