水稻世界上最重要的粮食作物之一，同时也是研究单子叶植物的模式植物。水稻小穗的发育直接影响稻谷的产量和品质，有关其发育及调控机制一直是研究的热点。近年来在水稻小穗发育及其调控机制的研究取得了显著进展，但由于其发育机理的复杂性，有待于进一步研究。
近日福建农林大学联合福建省农业科学院在The Crop Journal(作物学报)在线发表了题为“OsPPGencodes a pseudouridine-5′-phosphate glycosidase and regulates rice spikelet development”（编码假尿苷-5′-磷酸糖苷酶基因OsPPG调控水稻小穗发育）的研究论文，分离到一个调控水稻小穗发育新基因OsPPG，初步解析了其生物学功能及调控机制。
本研究利用BAS-seq方法，通过功能互补和CRISPR/Cas9技术敲除验证（图1），分离到一个调控水稻小穗发育的新基因OsPPG，其编码1个定位于过氧化物酶体的假尿苷-5′-磷酸糖苷酶。OsPPG功能的丧失可导致水稻植株变矮，不育外稃、内外稃、浆片、雄蕊和雌蕊发育异常，表现为无花粉型雄性不育（图2）。OsPPG通过调控水稻小穗发育相关基因的表达，包括调控颖壳发育基因REP1和CCP1，OsMADS32等MAD-box基因，进而影响水稻小穗的形态建成（图3）。广泛靶向代谢组学分析表明，OsPPG基因参与水稻嘧啶代谢通路中假尿苷的分解，并可能影响茉莉酸信号转导通路（图4）。综上所述，OsPPG是一个水稻小穗发育的关键调控基因，通过参与假尿苷的代谢来调节水稻小穗的发育。该项研究揭示了假尿苷分解代谢酶参与水稻小穗的发育，为进一步探索水稻小穗发育机制提供了新的途径。
图1OsPPG基因的功能验证
图2osppg突变体的表型特征
图3小穗发育相关基因在幼穗中的表达
图4差异代谢产物的功能鉴定
福建农林大学澳门威尼克斯人网站博士研究生陈睿为该文第一作者，福建农林大学澳门威尼克斯人网站张书标教授和福建省农业科学院王锋研究员为通信作者。该研究得到福建省自然科学基金重点项目（2022J02010）、国防科工局核能开发项目、福建省种业创新与产业化工程项目（zycxny2021003）和福建省属公益类科研院所基本科研专项（2016R1018-8）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cj.2024.05.004
