水稻(Oryzasativa)作为世界上最主要的粮食作物之一,对其主要农艺性状调控机理的研究具有重要意义。分蘖是水稻生长发育过程中一种特殊的分枝,它不仅是与水稻产量密切相关的重要农艺性状,也是揭示高等植物侧枝生长发育机制的理想模型。分蘖是由生理和遗传因素共同介导的。其中，植物激素独脚金内酯（Strigolactones，SL），在植株根部合成，由根向上运输到茎，从而抑制水稻分蘖。其中D27、D17、D10及OsMAX1(Os、Os)介导了SL的合成,D3、D14、D53调控了SL信号。OsTB1/FC1是SL的下游响应因子,其表达受D53抑制,又可以与OsMADS57互作反馈调节D14的表达。最近在拟南芥中的两项研究表明，FAR-REDELONGATEDHYPOCOTYL3(FHY3)及其类似的远红受损反应1(FAR1)调控光诱导的生物钟基因的表达(Liuetal.,)；FHY3和FAR1整合光和独脚金内脂信号来促进新梢分枝(XIE等人，)。然而，生物钟如何与独脚金内酯途径相互作用来调节水稻分蘖在很大程度上还不清楚。
同时，生物钟调节植物和动物的生长和发育，但人们对生物钟在作物生产中的作用知之甚少。研究发现，在OsPRR1启动子控制下改变内源OsCCA1的表达会影响水稻的株高和分蘖数(Chaudhuryetal,，年)。然而，生物钟基因调控水稻分蘖和穗部发育的分子基础尚不清楚。
为了研究生物钟、糖和独脚金内酯在水稻分蘖和穗部发育中的作用，作者建立了OsCCA1-或OsPRR1-过表达(OsCCA1-OE或OsPPR1-OE)和反义抑制(OsCCA1-AS或OsPRR1-AS)株系，以及CRISPR/Cas9编辑的突变体(osca1和osprr1)。发现OsCCA1对分蘖有负作用，对穗部发育有正作用。OsCCA1预测的靶点包括许多参与Strigolacone途径的关键基因，包括OsTB1、D10、D14和IPA1，OsCCA1直接与它们的启动子结合并正向调节它们的表达。使用双突变体和上位性测试的遗传研究表明，OsTB1、D14和IPA1在OsCCA1下游起作用。对Osca1突变体和OsCCA1-OE转基因植株的独脚金内酯含量和GR24响应分析表明，OsCCA1可能影响独脚金内酯信号转导。糖对OsCCA1在根和分蘖芽中的表达有负影响，而在地上部对OsCCA1的表达有正影响，从而促进分蘖芽的生长。
这些结果共同为调节水稻分蘖和穗部发育的涉及光合作用糖、生物钟和糙内酯途径的调控环提供了分子和遗传证据。该研究报告了一个调节环路，它涉及生物钟、糖和独脚金内脂途径来调节水稻分蘖芽和穗部的发育。研究结果表明，生物钟整合了糖反应和独脚金内酯途径来调节分蘖和穗部发育，为改善水稻和其他粮食作物的植株结构和产量提供了新的见解。
OsCCA1IntegratestheSugarResponseandExpressionofOsTB1,D10,D14,andIPA1toRegulateTilleringandPanicleDevelopment.相关阅读：
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