自然界中，禾本科作物通常存在兩種分枝策略：單稈或少分蘗的強頂端優(yōu)勢，如玉米、高粱等；主莖與分蘗無顯著差別的弱頂端優(yōu)勢，如小麥、水稻等。兩種分枝類型都是影響作物產(chǎn)量的重要因素。研究表明，TCP 轉錄因子TB1（TEO?SINTE BRANCHED 1）是決定栽培玉米強頂端優(yōu)勢的重要因子。然而，決定水稻等弱頂端優(yōu)勢的因子尚不清楚。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員陳凡研究團隊與中國水稻研究所研究員朱旭東研究組合作，發(fā)現(xiàn)OsWUS 在水稻弱頂端優(yōu)勢中發(fā)揮重要功能。OsWUS，也稱MOC3/TAB1/SRT1（MONOCULM3/TILLERS ABSENT1/STER?ILE AND REDUCED TILLERING1），是擬南芥分生組織干細胞維持關鍵基因WUS（WUSCHEL）在水稻中的同源基因，對水稻分蘗芽的形成和生長有重要作用。研究團隊在前期分離得到一個Os?WUS功能缺失突變體dc1（decreased culm number 1），表型分析發(fā)現(xiàn)dc1表現(xiàn)出分蘗數(shù)目減少、穗部小花畸形和雌不育的表型；同時，dc1分蘗芽生長受主莖抑制，表現(xiàn)出生長素響應和頂端優(yōu)勢增強的表型；分蘗期去除dc1 主莖頂端或敲除生長素作用相關基因ASP1（ABERRANT SPIKELET AND PANICLE1）能夠解除主莖對分蘗芽的抑制，從而促進分蘗芽的生長；通過對野生型和dc1 去頂前后轉錄組比較分析發(fā)現(xiàn)，去頂對dc1 突變體轉錄調控的影響顯著高于野生型；轉錄調控網(wǎng)絡預測發(fā)現(xiàn)，去頂會顯著影響dc1 突變體中分生組織關鍵因子OSH1（ORYZA SATIVA HOMEO?BOX1）下游靶轉錄因子的表達，暗示OsWUS 與OSH1轉錄調控網(wǎng)絡存在未知的分子連接。該研究揭示OsWUS 通過影響頂端優(yōu)勢促進分蘗芽生長的分子機制，提高人們對水稻分蘗發(fā)育機理的認識。

相關研究成果在線發(fā)表在The Plant Journal上（DOI:10.1111/tpj.15026），遺傳發(fā)育所副研究員方曉華為論文通訊作者，遺傳發(fā)育所已畢業(yè)博士夏天雨和中國水稻研究所研究員陳紅旗為論文共同第一作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金委項目的資助。