6月20日，记者从南京农业大学获悉，该校万建民院士团队在水稻抽穗期的调控上取得重要进展，相关成果于6月19日在《自然·通讯》(Nature Communications)上在线发表。
水稻抽穗期是决定品种地区和季节适应性的关键性状，影响水稻的产量和品质。不同地区、不同季节的光照和温度不同，水稻的“作息时间”也得跟着调整。所以，找到调控抽穗期的基因，就好比掌握了水稻生长的“遥控器”，对培育高产、优质、适应性强的水稻品种至关重要。
水稻是典型的“短日照爱好者”，它的抽穗时间，受光信号和体内“生物钟”的双重控制。但光信号是如何“告诉”水稻体内的“生物钟”该调整时间的，一直是困扰科学家的谜题。
此次研究中，科学家克隆到一个在长日照条件下特异性调控水稻抽穗的基因Early Flowering at Long Day 1 (ELD1)。它编码的 CCHC-type 锌指蛋白专门负责“组装”和“修理”基因。有趣的是，这个基因很特别：如果它完全“罢工”，水稻胚胎根本长不大;但只要对它的某个氨基酸“微调”一下，水稻就能早早抽穗，而且不会影响其他生长指标。
a-b：ELD1在长日照条件下抑制水稻抽穗;c：ELD1与剪接体核心组分互作;d-e：ELD1调控OsCCA1可变剪接;f：ELD1与OsCCA1，Hd1遗传关系验证;g：ELD1调控水稻抽穗期的模式图
研究发现，ELD1可与OsNKAP(哺乳动物NF-κB activating protein同源物)及多个核心mRNA剪接因子互作。全长转录组测序分析发现，ELD1在全基因组范围内调控上千个基因的可变剪接，特别是在生物钟核心基因 OsCCA1 上介导多个位点的剪接事件。分子与遗传分析表明，ELD1主要通过 OsCCA1-Hd1通路影响水稻抽穗期。
进一步研究发现，ELD1还可与光敏色素phyB的活性形式互作，参与红光调控OsCCA1剪接的过程，揭示了光信号通过可变剪接调控生物钟的分子机制。值得一提的是，长读长测序显示OsCCA1具有超过60种剪接异构体，其功能差异和动态调控机制仍有待深入研究。
本研究不仅揭示了光信号调控水稻抽穗期的全新机制，且在分子育种上取得突破。利用碱基编辑技术对ELD1关键氨基酸进行定点突变，在宁粳7号、宁粳4号等优良品种背景下成功培育出早抽穗新种质，为植物发育必需基因在育种中的应用提供了新范式。
据悉，万建民院士团队长期致力于水稻籼粳杂种优势利用研究，近年来在杂种不育、抽穗期和株型调控等方面取得系列重要进展。本研究为解决籼粳杂交F1代超亲迟熟问题提供了重要基因资源和理论支撑，对培育广适性水稻新品种具有重要意义。
南京农业大学博士研究生蔡亮、郝本元为论文的共同第一作者，万建民院士和周时荣教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、生物育种国家重大科技专项、生物育种钟山实验室及江苏省重点研发计划等项目的资助。
