研究发现生长调节因子受小RNA分子miR396的抑制，会影响水稻籽粒的大小和数量。三篇独立论文均于12月22日凌晨在线发表于《自然—植物学》期刊。中科院遗传与发育生物学研究所储成才团队和福建中国农业科学院赵明富团队、遗传与发育生物学研究所李云海团队、武汉大学李绍清团队通过不同研究方法获得这一结果。

    在其中一项研究中，李绍清团队研究了杂交水稻稻穗数量比其父本和母本多的原因。他们发现，杂交水稻中的miR396表达受到抑制，因此解除了对由其调控的生长因子六（GRF6）的抑制。研究发现，GRF6表达的增加激活了一种植物激素的生物合成与信号传递，这种激素负责促进穗的形成。

     在另外两项研究中，储成才、赵明富等人则报告了两种形式的生长因子四（GRF4），都能显著增加籽粒重量。研究发现这两种GRF4都包含突变，可以让它们对miR396的抑制不敏感。储成才团队发现，GRF4表达的增加会激活另一种类型的植物激素反应，从而进一步增强籽粒发育并增加籽粒大小。李云海团队则发现，GRF4也通过与转录共激活因子（帮助激活基因表达的蛋白质）的互动增加籽粒的大小和重量。

    三项研究表明，miR396和生长因子模块可通过多个分子通路调控谷物产量，尽管GRF6与GRF4都受到miR396的调控，这两者增加谷物产量的方式是不同的。该研究有助于指导未来高产水稻品种的选育。

　　水稻产量由分蘖数、穗粒数和粒重三要素所决定。所谓分蘖数是指每一株水稻发育到后期所产生的分枝数，而穗粒数是指每一分枝上拥有的籽粒数，粒重则是指每粒种子的重量，很大程度上粒重由种子的大小和灌浆程度所决定。尽管分蘖数、穗粒数和粒重最终决定了水稻产量，然而，在实际育种工作中，这三者间却存在非常强的负相关，也就是说，分蘖数增加往往导致穗粒数减少或籽粒变小，穗粒数增加常常会导致分蘖数减少、籽粒变小，籽粒变大导致分蘖数减少或穗粒数减少等。因此，在育种实践中，育种家很难获得三者同时具有正向效应的育种材料。 

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究组与福建农科院赵明富研究组经过10多年的合作，从一个非常稀有的水稻大粒材料RW11中克隆了一个控制水稻粒长的显性关键因子GL2。GL2编码一个植物类特异性转录因子——生长调控因子，通过常规的杂交将RW11中的GL2回交转育到小粒水稻品种博白B中，改良的博白B品种籽粒灌浆速度明显加快，千粒重由19.38克增加到24.64克，增加27.1%，最为重要的是，含有GL2的近等基因系不仅籽粒增大，分蘖数和穗粒数也有显著增加，从而使单株产量增加16.6%。进一步通过生理、生化及遗传学等手段对GL2调控水稻籽粒大小的分子机制进行详细研究，科研人员发现了重要植物激素——油菜素内酯信号途径下游的一条调控籽粒大小的特异性分支途径，这项研究不仅诠释了调控水稻籽粒大小的分子机制，更为重要的是，为水稻高产育种提供了非常难得的育种材料和基因资源。 

　　该项研究成果于2015年12月22日在线发表在Nature Plants杂志（DOI: 10.1038/NPLANTS.2015.195）上。储成才研究组博士后车荣会博士和童红宁副研究员为该文章的共同第一作者。该项研究得到了自然科学基金委和中国科学院的资助。