朱健康院士联合浙江农林大学和南昌大学在水稻株型和种子千粒重控制方面取得重要进展

株型和种子千粒重是决定作物产量的关键因素。2019年7月24日，Plant Biotechnology Journal在线发表了朱健康院士联合浙江农林大学和南昌大学的研究论文“Mutations in MIR396e and MIR396f increase grain size and modulate shoot architecture in rice”。该研究通过对MIR396基因家族的编辑，改变了水稻的株型，极大地增加了稻谷千粒重，从而大幅度增加了水稻的产量潜力。

小RNA miR396是植物生长发育的重要调控因子。水稻基因组中共存在8个miR396的编码基因（MIR396a–MIR396h）。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，该研究首次对miR396的编码基因家族进行了系统的基因编辑研究，发现MIR396e和MIR39f是水稻株型和稻谷千粒重的重要调控基因。MIR396e和MIR39f双基因突变（mir396ef突变）可增大穗型，使稻谷千粒重增加40%左右，大幅度提高稻谷的产量潜力；同时mir396ef双突变增加水稻叶长，但缩短茎秆最上部三节特别是穗茎节的长度，造成明显的叶鞘包穗现象。尽管包穗现象不利于产量潜力的发挥，mir396ef双突变仍可使稻谷产量显著增加。该研究为高产品种的培育提供了重要的基因资源。

通过转录组、代谢组、植物激素分析等技术手段，该研究初步揭示了miR396调控叶长的机理：mir396ef双突变可使嫩叶中赤霉素前体甲瓦龙酸（mevalonic acid，MVA）的含量增加，进而增加赤霉素的含量，从而促进叶片和叶鞘的伸长。

鉴于包穗现象不利于mir396ef双突变材料产量潜力的发挥，朱健康研究团队致力于mir396ef株型的改良，目前已成功克服了mir396ef包穗的问题，正尝试将该研究成果应用于生产实践。

该研究论文的通讯作者为中科院上海植物逆境中心朱健康院士和浙江农林大学柳参奎教授，浙江农林大学苗春波副教授和南昌大学王东教授为该论文并列第一作者和通讯作者，该研究得到中科院上海植物逆境中心、国家自然科学基金（31800241）和江西省自然科学基金的资助（20171ACB20001）。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13214