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水稻是世界上重要的糧食作物，籽粒大小和粒重是影響水稻產(chǎn)量的重要決定因素。目前已經(jīng)克隆了一些控制水稻種子大小的重要基因，但水稻種子大小調(diào)控的分子機理仍不清楚，進一步闡明水稻籽粒大小的調(diào)控機理對于提高水稻產(chǎn)量具有重要的指導意義。
近日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李云海團隊、中國科學院大學柴團耀教授、海南大學徐冉教授合作發(fā)現(xiàn)ERAD相關(guān)的E2-E3蛋白復合物SMALL GRAIN 3 (SMG3)和DECREASED GRAIN SIZE 1 (DGS1)部分通過油菜素內(nèi)酯（BR）途徑調(diào)控水稻籽粒大小和粒重的新途徑。水稻SMG3編碼擬南芥泛素結(jié)合酶UBC32 (UBIQUITIN CONJUGATING ENZYME 32)的同源蛋白，并且與另一籽粒大小調(diào)控因子DGS1互作。SMG3或DGS1功能缺失均導致籽粒變小，而過表達則使籽粒變長。進一步分析發(fā)現(xiàn)，DGS1是具有活性的E3泛素連接酶，并與SMG3共定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。此外，DGS1通過泛素化BR受體BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1)并影響其在細胞中的積累量從而參與了BR信號轉(zhuǎn)導通路。遺傳分析結(jié)果表明，SMG3，DGS1和BRI1三者共同作用調(diào)控水稻籽粒大小和粒重。該研究為深入了解ERAD相關(guān)途徑在水稻籽粒大小調(diào)控中的作用，及其與油菜素內(nèi)酯信號途徑的關(guān)系提供了分子基礎，為高產(chǎn)育種提供了一定的理論依據(jù)。
該研究成果以題為“An ERAD-related E2-E3 enzyme pair controls grain size and weight through the brassinosteroid signaling pathway in rice“的研究論文，于2022年12月15日在線發(fā)表于The Plant Cell（DOI:10.1093/plcell/koac364）。李云海研究組聯(lián)合培養(yǎng)博士生李靜和工程師張保蘭為該論文的共同第一作者，李云海研究員、柴團耀教授、徐冉教授為共同通訊作者。該項研究得到了中科院先導專項，國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。
標簽： 水稻籽粒
