水稻產量主要由單株有效穗數、每穗實粒數和千粒重三大因素構成,粒型直接決定水稻千粒重。研究水稻粒型的遺傳和分子調控機制,對改良水稻粒型、提高千粒重和水稻產量具有十分重要的意義。
5月20日,四川農業大學水稻研究所欽鵬/李仕貴教授團隊在Journal of Experimental Botany(TOP,IF=6.992)在線發表了題為“OsBSK2, a putative brassinosteroid-signaling kinase, positively controls grain size in rice”的研究論文。該研究證實水稻油菜素內酯信號激酶OsBSK2通過影響細胞擴張,正調控水稻籽粒大小。
該研究中,作者從重穗型雜交稻骨干親本蜀恢498(R498)的EMS誘變突變體庫中鑒定到一份粒長和千粒重顯著下降的突變體glw10(grain length and grain weight 10)(圖1)。定位克隆表明,GLW10編碼一個假定的油菜素內酯信號激酶(brassinosteroid-signaling kinase)OsBSK2。OsBSK2蛋白定位于細胞膜,且正確的膜定位對其功能是必須的。水稻中一共有5個BSK基因,表達模式分析表明OsBSK1-1和OsBSK1-2在穗部表達相對較低,而OsBSK2/3/4在幼穗高表達。與OsBSK2功能相似,OsBSK3和OsBSK4的干涉植株也表現為粒長變短,千粒重下降。進一步研究發現,OsBSK2能形成同源二聚體,并且能與OsBSK3和OsBSK4形成異源二聚體,推測水稻中BSK可能以同源或異源二聚體的形式正調控籽粒大小。此外,作者證實OsBSK2能與BR受體激酶OsBRI1直接互作,但遺傳實驗表明OsBSK2可能是獨立于BR信號通路調控籽粒大小(圖2)。這一研究揭示了水稻中BSK基因調控生長發育的生物學功能,為水稻粒型改良提供了新的基因資源。
袁華副教授、博士研究生許正艷和陳薇蘭講師為本文共同第一作者,欽鵬教授和李仕貴教授為共同通訊作者。本研究得到國家自然科學基金(31771760, 32001489)和四川省杰出青年科技人才項目(2020JDJQ0040)的資助。
原文鏈接:https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erac222/6590004?searchresult=1#