谷子（Setaria italica）是我國原產(chǎn)作物，因其二倍體基因組小、高效轉(zhuǎn)化、生育期短、單穗結(jié)實多等特點，正在快速發(fā)展為禾本科和C₄光合作用的模式植物。禾谷類作物穗分枝和小花發(fā)育對最終產(chǎn)量形成有重要影響。硼（B）作為植物生長發(fā)育必需的微量元素，主要參與細胞壁中RG-Ⅱ的交聯(lián)，維持細胞壁完整性和細胞膜穩(wěn)定性等。硼缺乏或過量毒害影響植物的開花結(jié)實，直接影響作物的產(chǎn)量。目前硼對穗部性狀調(diào)控的遺傳和分子機制研究知之甚少。

近日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所刁現(xiàn)民團隊聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學馮佰利團隊在The Crop Journal在線發(fā)表了題為“The boron transporter SiBOR1 functions in cell wall integrity, cellular homeostasis, and panicle development in foxtail millet”的研究論文，發(fā)現(xiàn)硼轉(zhuǎn)運蛋白SiBOR1調(diào)控谷子細胞壁完整性，細胞穩(wěn)態(tài)以及穗發(fā)育，為谷子及禾谷類作物穗發(fā)育調(diào)控機制提供新的見解。

作者從豫谷1號 EMS突變體庫中篩選到穗頂端壞死、一級分枝減少、結(jié)實降低表型的突變體（sibor1）。混池測序結(jié)果證實，突變體在SiBOR1基因的第7外顯子處存在G到A的突變，造成第241位脯氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱涟彼帷＠肅RISPR/Cas9系統(tǒng)敲除SiBOR1后，轉(zhuǎn)基因植株同樣出現(xiàn)穗頂部壞死表型。突變體sibor1硼含量降低，硼外施能夠使突變體以及敲除轉(zhuǎn)基因植株穗部發(fā)育恢復(fù)正常（圖1）。

轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)細胞壁合成、茉莉酸合成以及細胞程序性死亡途徑相關(guān)基因在突變體中被明顯富集。熒光定量實驗結(jié)果顯示，低硼條件下細胞壁合成以及茉莉酸合成相關(guān)基因被誘導表達。突變體頂部節(jié)間木質(zhì)部薄壁細胞表現(xiàn)為細胞壁變厚，細胞間隙變大，同時維管束細胞木質(zhì)素含量明顯增加，證實SiBOR1參與了細胞壁完整性、細胞穩(wěn)態(tài)以及穗發(fā)育的調(diào)控（圖2）。

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