中國科學(xué)院植物所揭示調(diào)控水稻籽粒大小的新通路

　　水稻是我國重要的主糧作物。籽粒大小是決定稻米外觀品質(zhì)和產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀。近年來，水稻籽粒大小的調(diào)控機(jī)理研究取得了較大進(jìn)展，許多重要相關(guān)基因被克隆和分析。然而，目前與之相關(guān)的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)較少被報道，限制了人們對籽粒大小調(diào)控機(jī)理的認(rèn)知，也制約了其在作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)分子育種實(shí)踐中的利用。

 

　　此前，中國科學(xué)院植物研究所宋獻(xiàn)軍研究組發(fā)現(xiàn)了一個控制水稻谷粒長度和產(chǎn)量的遺傳位點(diǎn)TGW3，其目標(biāo)基因編碼一個GSK3類型的蛋白激酶。以此為基礎(chǔ)，研究借助酵母雙雜交文庫篩選技術(shù)，鑒定到TGW3的一個新的互作因子OsIAA10。研究發(fā)現(xiàn)，TGW3能夠直接對OsIAA10蛋白的絲氨酸位點(diǎn)S68、S75和S97進(jìn)行磷酸化修飾，且這些絲氨酸位點(diǎn)的磷酸化，調(diào)控了水稻籽粒大小。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，OsIAA10的磷酸化，增加了與OsTIR1之間的互作和蛋白降解，并降低了其與OsARF4之間的蛋白互作。同時，遺傳學(xué)數(shù)據(jù)表明，存在一個OsTIR1-OsIAA10-OsARF4介導(dǎo)的生長素信號通路，調(diào)控水稻籽粒大小。此外，生理學(xué)和分子生物學(xué)數(shù)據(jù)表明，TGW3還介導(dǎo)了水稻植株對油菜素內(nèi)酯的反應(yīng)，且該效應(yīng)能夠通過上述信號通路進(jìn)行傳遞。該研究揭示了一個調(diào)控水稻籽粒大小的新通路，為進(jìn)一步改良作物的相關(guān)農(nóng)藝性狀提供重要靶標(biāo)。

 

　　3月3日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Cell Reports上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）和國家自然科學(xué)基金的支持。