非洲栽培稻（Oryza glaberrima）独立起源于3000年前的非洲，由其祖先短舌野生稻（Oryza barthii）驯化而来。落粒是非洲栽培水稻粮食生产的主要制约因素之一，在收获期间造成严重的粮食损失。与之相反，亚洲栽培稻成熟期不易落粒，具有较高的收获效率。因此，更好地理解种子落粒性的调控机制对于提高非洲栽培稻的收获效率意义重大。
近日，中国农业大学国家农业野生植物评价中心（水稻）朱作峰教授团队在Plant Biotechnology Journal上发表了题为“The MYB transcription factor Seed Shattering 11 controls seed shattering by repressing lignin synthesis in African rice”的研究论文。该研究克隆了一个非洲栽培稻中调控种子落粒性的新基因SH11，该基因编码一个MYB转录因子，通过抑制木质素生物合成相关基因的表达影响种子的落粒性。其中，编码区的突变增加该基因与GH2启动子结合的能力，造成非洲栽培稻中木质素含量的降低。
该团队在以亚洲栽培稻T65为背景，渗入非洲栽培稻WK21部分遗传片段的渗入系中发现一个成熟期具有落粒习性的渗入系GIL292，利用该渗入系与T65回交构建分离群体对调控落粒性的基因SH11进行图位克隆（图1）。
通过比较GIL292和T65中SH11的编码区序列发现，两亲本之间共存在12个SNP和3个InDels，导致6个氨基酸的变异。进一步对15份非洲野生稻和63份非洲栽培稻的SH11序列进行分析，发现在所有材料中均存在+22位核苷酸CGA的缺失和+46位核苷酸CAG的插入，这说明这两个位点可能是非洲水稻中参与落粒性调控的关键变异位点。利用这两个位点构建定点突变载体并转化受体亲本T65发现，转基因阳性植株获得了与落粒亲本相似的表型（图2）。
研究还发现，SH11可以通过抑制木质素相关基因的表达来调控种子的落粒性，即离层两侧木质素的沉积与成熟期种子的落粒性呈负相关。其中，控制木质素单体合成的关键酶基因GH2受到SH11的直接调控。进一步的研究显示，与OsSH1相比，OgSH11与GH2启动子的结合能力更强，这与渗入系GIL292中离层两侧木质素沉积的减少和成熟期的落粒性相一致（图3）。
利用基因编辑CRISPR-Cas9系统，在非洲栽培稻WK21中敲除SH11，获得的纯合突变株系与受体相比，成熟期落粒性显著降低，这说明基因编辑SH11对改良非洲栽培稻落粒性具有良好的应用前景（图4）。
