科研进展
《Nature Communications》发表万建民院士团队“ELD1 mediates photoperiodic flowering via OsCCA1 alternative splicing and interacts with phytochrome signaling in rice”
发布人: 发布日期: 2025-06-20 浏览次数:
6月19日，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“ELD1 mediates photoperiodic flowering via OsCCA1 alternative splicing and interacts with phytochrome signaling in rice”发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。
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。挖掘新的抽穗期基因并解析其作用机制，对培育高产、优质、广适的水稻品种具有重要意义。水稻作为典型的短日照作物，其抽穗受光信号与内源生物钟系统的复杂调控，然而光信号如何整合至生物钟网络的机制仍需深入探究。
本研究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)。该基因编码呈核散斑定位的CCHC-type锌指蛋白，其功能完全缺失会胚胎致死，但特定氨基酸点突变可显著促进抽穗而没有明显的农艺性状缺陷。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可与活性形式的光敏色素phyB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。
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。
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。