近日，中國農業科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創新團隊通過研究發現，整體上秈稻對油菜素甾醇（BR）的敏感性顯著強于粳稻，BR信號組分OsBSK2的自然變異影響了其自抑制活性和蛋白穩定性，從而介導了BR敏感性以及多個性狀的秈粳分化。本研究首次揭示了植物激素途徑參與多個性狀的秈粳分化，為水稻多性狀聚合遺傳改良提供了新的理論基礎。6月29日，相關研究成果在線發表于《植物學報（Journal of Integrative Plant Biology）》上。   　　據童紅寧研究員介紹，亞洲栽培稻包括秈稻和粳稻兩個亞種，二者在植株形態和生理特性等諸多方面存在顯著分化，例如，相對于秈稻，粳稻株型緊湊，籽粒短圓，耐冷性強，氮肥利用效率較弱等。雖然調控亞種間單一性狀分化的分子遺傳機制報道較多，但這些不同性狀是否具有相關性，又是如何聚合在一起的還很不清楚。油菜素甾醇作為一類植物激素，在生長發育和脅迫應答等多個方面發揮重要功能。水稻中BR參與調控諸多重要農藝性狀，BR缺陷突變體通常表現出株高降低、分蘗數減少、籽粒短圓等特征，類似粳稻相對于秈稻的表型。然而BR途徑是否在秈粳稻中存在分化，并參與介導亞種間多性狀分化未嘗得知。   　　該研究通過對水稻微核心種質在根、胚芽鞘、葉夾角多個組織進行BR敏感性分析，發現秈稻和粳稻的BR敏感性存在明顯分化，即秈稻整體上對BR的敏感性更強。進一步分析26個BR信號基因在自然種質材料中的變異，發現恰好主信號通路的每一步都有一個成員（OsBRI1、OsBAK1、OsBSK2、PPKL1、GSK3和OsBZR3）包含具有秈粳分化特征的多態性位點，暗示這些基因的變異共同導致了BR敏感性的秈粳分化。對其中OsBSK2進行分析發現，OsBSK2在介導BR信號中發揮重要作用，敲除后表現為典型的BR缺陷表現，并且其第13位氨基酸在粳稻中為脯氨酸（P13），在秈稻中為賴氨酸（L13）。秈稻型OsBSK2L13與粳稻型OsBSK2P13相比，自身結合能力減弱，蛋白自抑制活性下降，且與下游蛋白互作增強；另一方面，OsBSK2L13具有更強的蛋白穩定性，因此對BR信號的轉導能力強于OsBSK2P13。通過實驗在分子和遺傳水平均證實OsBSK2L13發揮更強的功能。OsBSK2同時介導了多種性狀如粒型、分蘗數、耐冷性和氮利用效率的調控，為理解水稻秈粳亞種分化提供了新的見解。   　　作科所助理研究員殷文超和已畢業碩士生栗露露為該論文共同第一作者，童紅寧研究員為通訊作者。該研究得到農科院基本科研業務費、國家自然科學基金、海南省崖州灣種子實驗室和博士后科學基金的資助。   　　原文鏈接：https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13322