院士研究组连发PNAS等两篇文章解析分子机理

　　

生物通报道：来自中科院遗传与发育生物学研究所的李家洋院士长期以来从事植物分子遗传学研究，利用模式植物拟南芥与重要粮食作物水稻探索植物生长发育的调控机理。近期其研究小组获得了多项成果。

之前的研究表明，MONOCULM1（MOC1）基因是控制水稻分蘖蘖芽形成的一个关键基因，但是具体的分子机制至今并不清楚，而在发表在《J Genet Genomics》上的文章中，研究人员进一步阐明了这一机制。

水稻分蘖是最重要农艺性状之一，对于粮食产量具有决定性的影响，研究人员利用酵母双杂交筛选，发现了MOC1相互作用蛋白，从而在深入了解了这些蛋白的背景和特性之后，进一步加深了对于水稻分蘖的分子调节机制的认识。

另外一篇文章中，研究人员与中国水稻研究所钱前课题组、扬州大学顾铭洪课题组及美国堪萨斯州立大学余建明教授合作，揭示了直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度的相关性、决定这3个性状的主效基因和微效基因及它们之间的作用关系，这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》上。

产量和品质是农作物最重要的农艺性状。以水稻为模式，科学家们对产量性状有较多的研究，而对稻米品质的研究相对滞后，其重要原因之一是决定品质性状的遗传网络复杂。而对于决定稻米食用和蒸煮品质这一重要性状而言，在定量测定指标上也存在很大的困难。因此，对决定稻米食用和蒸煮品质的分子机理长期以来不甚明了。

稻米的食用和蒸煮品质主要由直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度以及三者之间的互作而决定。在这篇文章中，研究人员，经过长达7年的研究，通过关联分析等手段对淀粉生物合成途径中18个基因的系统研究发现上述基因之间的互作关系，揭示了直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度的相关性、决定这3个性状的主效基因和微效基因及它们之间的作用关系，从而揭示了调控稻米食用和蒸煮品质的精细调控网络。这一模型得到了遗传转化（转基因）实验的证实。这项研究的结果为稻米品质的分子设计与遗传改良提供了理论依据。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Identification and functional analysis of the MOC1 interacting protein 1.

Rice tillering is one of the most important agronomic traits that determine grain yields. Our previous study has demonstrated that the MONOCULM1 (MOC1) gene is a key component that controls the formation of rice tiller buds. To further elucidate the molecular mechanism of MOC1 involved in the regulation of rice tillering, we performed a yeast-two-hybrid screening to identify MOC1 interacting proteins (MIPs). Here we reported that MIP1 interacted with MOC1 both in vitro and in vivo. The overexpression of MIP1 resulted in enhanced tillering and reduced plant height. In-depth characterization of the context of MIP1 and MOC1 would further our understanding of molecular regulatory mechanisms of rice tillering. Copyright 2010 Institute of Genetics and Developmental Biology and the Genetics Society of China. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

 

作者简介：

李家洋　　

中科院院士、植物分子遗传学家

　　中国科学院院士，研究员。1956年7月出生于安徽肥西。1982年毕业于安徽农学院（现安徽农业大学），1991年获美国布兰代斯（Brandeis）大学博士学位，1991—1994年在美国康乃尔大学汤普逊（Boyce Thompson）植物研究所进行博士后研究工作。历任中国科学院遗传研究所所长助理、所长，遗传与发育生物学研究所所长。

　　获得1995年度"国家杰出青年基金"、1997年度中国科学院"****"。目前主持或参与多项国家自然科学基金、973、863及国家转基因植物专项等国家项目。

　　李家洋主要从事植物分子遗传学研究，他利用模式植物拟南芥与重要粮食作物水稻探索植物生长发育的调控机理。近年来的主要研究工作包括：采用图位法克隆了水稻分蘖控制基因MOC1，开拓了水稻分蘖控制分子机理研究的新领域；利用水稻脆秆突变体分离了BC1基因，阐述了水稻机械强度的控制机理；通过获得的拟南芥胆碱生物合成突变体，初步明确了胆碱合成与植物温度敏感雄性不育性的关系；通过图位克隆法分离出导致细胞死亡的基因MOD1，明确了初级代谢途径的缺陷会导致植物细胞凋亡；利用转基因技术，创制出色氨酸与吲哚乙酸合成量改变的转基因植物，从而提出植物生长素吲哚乙酸生物合成途径的新模式；建立了一种简易的基因芯片体系，鉴定出一批油菜素内酯的应答基因，并证实了油菜素内酯对植物细胞分裂的促进作用；发展了系统鉴定植物功能基因的植物表达文库转化法，分离出一批株型与育性等生长发育性状改变的拟南芥突变体，克隆了相关的基因。

　　自1999年担任遗传研究所所长以来，通过加强与所领导班子成员的团结、积极引进和培养优秀科研人才、强化规章制度建设与行政管理工作的公开公平公正、创造出一种宽松和谐与人人奋发进取的科研环境，促进了研究所的迅速发展。

　　2004年1月，李家洋任中国科学院副院长、党组成员。

　　主要研究内容：

　　1．植物激素的作用与分子机理
　　植物生长素、细胞分裂素和油菜素内酯是影响植物生长发育的主要激素。通过已经建立起来的植物文库转化法、T-DNA激活标签体系和理化因素诱导突变体及基因芯片分析等技术体系，系统研究水稻与拟南芥等模式植物的生长发育调控的分子机理，鉴定信号转导途径的重要组份及其功能。重点探索高等植物株型形成的分子基础、影响水稻产量的主要因子（如分蘖、穗粒数、千粒重、环境胁迫）的作用机理及其与环境胁迫之间的关系。
　　2. 植物代谢途径与基因表达调控
　　通过分离鉴定水稻与拟南芥等模式植物的代谢合成途径的突变体，重点研究与品质相关的碳水化合物及脂类的合成与调控，及其受或对植物生长发育的影响。