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三个团队   2023年武汉大学李绍清团队  近日，武汉大学杂交水稻全国重点实验室李绍清团队在国际著名期刊Science Bulletin (2022-2023最新影响因子18.9)发表“Gain-of-function allele of HPY1 coordinates source and sink to increase grain yield in rice”为题的研究论文。
该团队通过对高产水稻品种9311进行了伽马射线处理，产生了一个名为M50的突变体，它表现出高大的身材和大的种子(图2)。S1a在线)。为了鉴定导致大粒表型的基因，我们用优质水稻品种黄花占(HHZ)与M50。随后，我们确定了三个控制千粒重的数量性状基因座，即qTGW1、qTGW3和qTGW。然后，我们利用M50在HHZ背景下产生了一个带有qTGW7(CSSL-qTGW7)的染色体片段置换系。S2a在线)。该CSSL-qTGW7系表现为多效性表型，表现为生物量大、籽粒大、光合作用效率高、籽粒产量高。遗传分析表明，这些性状是连锁的，可能受显性基因，命名为HPY1(高光合速率和产量1)。
为了了解HPY1的HTH功能区突变是如何导致其自身表达上调的，我们分析了HPY1的基本生物学特性。我们发现HPY1普遍表达并编码一种含有HTH和DDE-4结构域的转座子衍生蛋白(图1C和图1C)。S8a在线)，与POW1和Panda相同，种子较大，但在以往的报告中显著降低了粮食产量。 HPY1增加Rbcs2/3/4、CCP1和FlO2的表达，以增加水稻的产量(图2)。然而，尽管千粒重增加，但由于有效穗减少，过表达CCP1(CCP1-OE2)并没有导致比WT更高的籽粒产量(图2F，g和图2)。S20在线)。另一方面，RbcS3(RbcS3-OE1)的过表达导致有效穗数、生物量、Rubisco含量和光合作用效率的增加，导致产量显著高于WT(图2F，g和图2)。S20在线)。令人惊讶的是，Rbcs3-OE1/CCP1OE2杂交种的籽粒产量与COI-2品系相似，显著高于WT、CCP1-OE2和Rbcs3-OE1品系，这是因为千粒重、植物生物量、Rubisco含量和光合作用效率都有所提高(图2F，g和图2)。S20在线)。这些结果表明，CCP1和RbcS3表达的协同增加可以模拟COI-2品系的表型表现，并提供比单独过表达CCP1或RbcS3更高的产量。HPY1对源和库的协同增强阐明了HPY1如何在不损害水稻品质和有效穗数的情况下改善籽粒大小和产量(在线表S1、S2和S8)。
2022年亚热带研究所陈彩艳团队 2022年中国科学院亚热带农业生态研究所陈彩艳研究团队在Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了题为“The Harbinger transposon-derived gene PANDA epigenetically coordinates panicle number and grain size in rice”的研究论文，报道了由Harbinger转座子驯化衍生的水稻基因PANDA表观调控分蘖数与种子大小的分子机制。
水稻基因PANDA基因通过OsMADS55与OsEMF1这两个基因调控分蘖数与种子大小，将基因跟国宝熊猫挂一起命名还是非常有意思！
2021年中科院姚善国团队 中国科学院遗传与发育生物学研究所姚善国研究组从NaN3诱变的水稻突变体库中，鉴定到一个籽粒和叶夹角同时增加的pow1 (put on weight 1) 突变体，文章发表在Plant Biotechnology Journal杂志题为“Separable regulation of POW1 in grain size and leaf angle
作者通过在水稻品种KY131的背景中筛选NaN3诱变的M2文库，我们分离到一个突变体，其籽粒长度、宽度和厚度显著高于野生型(WT，图1a-c)。突变体的粒长增加了约20.0%，粒宽增加了23.2%，粒厚增加了23.7%(图1f)，然后将突变体命名为Pow1(体重增加1)。对M3群体的种植表明，Pow1表现出松散的植物结构(图1D)，其特征是旗叶几乎均匀伸展(图1E)。详细观察表明，POW1的叶角约为98°，而WT的叶角约为34°(图1e，g)。此外，POW1还显示出植物器官的整体尺寸扩大，包括穗、茎、叶和所有生殖组织(图S1)，从而表明POW1在水稻发育中的基础作用。
POW1基因功能的缺失导致油菜素内酯（BR）信号路径合成基因的抑制，POW1基因可调节BR信号基因OsDWARF61挽救叶角表型，但不能增加籽粒大小。进一步分析表明POW1蛋白通过抑制互作蛋白TAF2的转录激活活性来调控籽粒大小。下调TAF2表达可以增加pow1突变体籽粒大小，但对叶片角的增加影响不大。POW1-TAF2和POW1-BR分子模块为设计紧凑品种水稻新品种提供了一种有效的策略，从而促进水稻的高产育种。
三个故事  2021年、2022年、2023年，三年，三个团队，同一个基因从不同的角度阐述基因的功能，难能可贵，其中的辛酸泪，可能只用作者自己心里清楚，往往一个基因被多个团队发现，最先发表的占有天时地利，后发表的要么主动放弃（辛辛苦苦的研究要前功尽弃），要么只能另辟蹊径挖掘前人没有发现的创新点，做到与众不同，方能突破自我，走向成功（如施一公院士一样精彩夺目）！ 从三篇文章，三个不同的角度挖掘同一个基因，同时也说明了国内研究竞争非常激烈，如果不能抢先第一个发表，后来者做出的工作量需要成倍的增加，创意也要满满，不然等待你的只有闭门羹。好在该基因的研究者能找到新的创新点，能不断突破前人的研究成果，才使得后期结果的精彩。（其实本人还是是非常希望不要发生这种撞车事件，毕竟光阴似箭，时不待我） 最后祝各位研究者的研究成果能够发表在高水平杂志上，能发表在中国的田间地头，能正真的为国家的粮食增产做出应有的贡献！ 今天就先给大家介绍到这里，需要生物软件的小伙伴关注公众号生信漫谈，私信我即可免费获取软件及安装教程，想看免费视频资料的关注微信视频号生信漫谈，希望大家的科研能有所帮助！祝您科研顺利快乐！ ------生信漫谈 |
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