摘要：抽穗期是作物重要的农艺性状之一，直接影响作物的区域适应性。适宜的抽穗期是水稻稳产高产的重要保障。近日，《Plant Journal》杂志在线发表了沈阳农业大学水稻研究所陈温福院士团队徐铨课题组题为“Epigenetic regulation of ISPL10

抽穗期是作物重要的农艺性状之一，直接影响作物的区域适应性。适宜的抽穗期是水稻稳产高产的重要保障。近日，《Plant Journal》杂志在线发表了沈阳农业大学水稻研究所陈温福院士团队徐铨课题组题为“Epigenetic regulation of ISPL10 enhances regional adaptability of rice varieties”的研究论文。该研究报道了一个在短日照条件下抽穗延迟、长日照条件下抽穗提前的优异水稻突变体，并系统解析了其表观遗传调控机制。

水稻是典型的短日照模式作物，短日照条件促进抽穗，而长日照条件抑制抽穗。在北种南引时，因日长缩短常导致水稻提前抽穗，造成营养生长不足、植株矮小和产量下降；南种北引时则因日长延长导致抽穗延迟，难以在霜冻前成熟，造成减产甚至绝收。因此，兼具短日照下延长生育期和长日照下缩短生育期特性的种质资源对拓宽水稻种植区域意义重大，但此类资源极为稀缺。

本研究从粳稻品种日本晴的突变体中筛选到一个短日照下抽穗延迟7天、长日照下抽穗提前14天的突变体，通过图位克隆将目标基因锁定为ISPL10。研究发现ISPL10通过三条通路调控抽穗期：（1）ISPL10编码JmjC蛋白，能够特异性的去除组蛋白H3K9me2位的甲基化修饰。ISPL10通过降低OsMADS51位点的H3K9me2甲基化水平上调其表达。OsMADS51在短日照下激活Ehd1表达，进而促进成花素基因Hd3a的表达以加速开花；（2）直接结合OsVIL2启动子抑制其表达，而OsVIL2在长日照下通过激活Ehd1促进抽穗；（3）与JmjC家族基因Se14互作，通过调控RFT1位点的H3K4me2甲基化水平影响其表达。在短日照条件下，ispl10突变体OsMADS51位点的H3K9me2甲基化水平升高导致其表达抑制，进而减弱Ehd1-Hd3a通路活性，延迟抽穗；在长日照条件下，突变体因无法抑制OsVIL2表达而增强Ehd1通路活性，同时Se14表达下降导致RFT1表达上调，共同促进抽穗提前。

田间试验表明，将野生型和ispl10突变体分别种植于黑龙江、辽宁、江苏和广东时，突变体在广东抽穗延迟，在江苏、辽宁和黑龙江则显著早于野生型。在广东，突变体因营养生长期延长实现生物量积累增加，单株产量显著提高；在江苏，生育期缩短但未造成产量损失；在辽宁和黑龙江，野生型因未能及时成熟导致结实率和千粒重下降，而突变体因抽穗提前可避免霜冻危害。这表明ispl10突变体显著增强了水稻的区域适应性，对水稻育种具有重要意义。

本研究在沈阳农业大学水稻所陈温福院士指导下完成。徐铨教授为论文的通讯作者，博士研究生于之雯、王潇澈为论文的第一作者，徐海研究员提供了宝贵种质资源，李丰成教授对研究开展给予了重要建议，硕士研究生王永正，博士研究生芦佳浩、陈昊、李想参与了该课题。该课题得到国家自然科学基金面上项目和辽宁省教育厅重点攻关项目的资助。

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来源：来自农村的小李