近日，中科院遗传与发育生物学研究所、国家杂交水稻工程技术研究中心等单位的研究人员发现了一个可以提高水稻产量的新基因，有望将其应用于培育新的水稻品种。该研究由中国工程院院士袁隆平和中科院遗传与发育生物学研究所研究员李传友共同领导，相关成果发表于2月4日的美国《国家科学院院刊》（PNAS）。
    水稻是最重要的粮食作物之一。粒重、穗数和每穗粒数是决定水稻产量的三大要素。其中，每穗粒数高度的变化，对粮食产量有极大的影响。在幼穗发育期，花序分生组织是粒数的一个重要决定因素。近期，大量水稻研究揭示，分生组织活性降低可导致圆锥花序分支减少，粮食产量减低。因此，分生组织的大小和活力是决定水稻粮食产量的一个重要的决定参数。
    植物激素细胞分裂素是已知控制顶端分生组织活力的重要因子。以往的研究揭示，在可提高粒数的水稻基因座中，包含着突变的OsCKX2基因。OsCKX2表达减少，可导致花序分生组织CK累积，提高生殖器官数量，提高产量。
    在这篇文章中，研究人员称，发现了锌指转录因子DST可直接调控生殖分生组织中的OsCKX2表达。研究人员确定了DST的一个半显性等位基因DSTreg1可以扰乱生殖顶端分生组织中DST引导的OsCKX2表达调控，提高CK水平，导致分生组织活力增高，促进圆锥花序分支，进而提高粒数。
    业内专家认为，新研究揭示了生殖分生组织活力的一个独特的调控子，并确定了一个可对水稻粒数产生巨大影响的等位基因DSTreg1。这些发现对培育新的优良品种，大大提高水稻产量具有重要的意义。（来源：中国科学报 彭科峰）

Rice zinc finger protein DST enhances grain production through controlling Gn1a/OsCKX2 expression

The phytohormone cytokinin (CK) positively regulates the activity and function of the shoot apical meristem (SAM), which is a major parameter determining seed production. The rice (Oryza sativa L.) Gn1a/OsCKX2 (Grain number 1a/Cytokinin oxidase 2) gene, which encodes a cytokinin oxidase, has been identified as a major quantitative trait locus contributing to grain number improvement in rice breeding practice. However, the molecular mechanism of how the expression of OsCKX2 is regulated in planta remains elusive. Here, we report that the zinc finger transcription factor DROUGHT AND SALT TOLERANCE (DST) directly regulates OsCKX2 expression in the reproductive meristem. DST-directed expression of OsCKX2 regulates CK accumulation in the SAM and, therefore, controls the number of the reproductive organs. We identify that DSTreg1, a semidominant allele of the DST gene, perturbs DST-directed regulation of OsCKX2 expression and elevates CK levels in the reproductive SAM, leading to increased meristem activity, enhanced panicle branching, and a consequent increase of grain number. Importantly, the DSTreg1 allele provides an approach to pyramid the Gn1a-dependent and Gn1a-independent effects on grain production. Our study reveals that, as a unique regulator of reproductive meristem activity, DST may be explored to facilitate the genetic enhancement of grain production in rice and other small grain cereals.

作 者：Shuyu Li, Longping Yuan, Bingran Zhao, Chuanyou Li, Dingyang Yuan
期刊名称： Proceedings of the National Academy of Sciences
期卷页： 02/19/2013 第110卷 第8期 3167~3172页
学科领域：生命科学 » 植物学 » 植物进化生物学
原文链接：http://www.pnas.org/content/110/8/3167.abstract?sid=602a75f4-0234-4f11-9aba-5b269de68423
DOI：10.1073/pnas.1300359110
ISBN： 0027-8424