近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)鑒定出一個(gè)調(diào)控水稻粒型的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子基因 OsMADS47 ，闡明了該轉(zhuǎn)錄因子通過磷酸化與去磷酸化動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控水稻籽粒形態(tài)的分子機(jī)制，為細(xì)長(zhǎng)粒型高產(chǎn)水稻新種質(zhì)創(chuàng)制提供了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）上。
不同的水稻粒型。中國(guó)農(nóng)科院作科所供圖
粒型是影響水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀之一。細(xì)長(zhǎng)粒型雖受市場(chǎng)青睞，但常伴隨穗粒數(shù)下降，導(dǎo)致產(chǎn)量受限。因此，破解細(xì)長(zhǎng)粒型與穗粒數(shù)偶聯(lián)的分子機(jī)制，對(duì)水稻育種具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)水稻34個(gè)調(diào)控穗發(fā)育的關(guān)鍵基因過表達(dá)，鑒定到一個(gè)調(diào)控水稻粒型的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子基因 OsMADS47 。該基因過表達(dá)后的水稻粒型呈細(xì)長(zhǎng)粒，敲除后籽粒則呈短圓粒。
研究表明，該轉(zhuǎn)錄因子可被水稻粒型發(fā)育調(diào)控蛋白激酶磷酸化修飾，導(dǎo)致其穩(wěn)定性增強(qiáng)，進(jìn)而抑制了粒長(zhǎng)負(fù)調(diào)控基因 GS3 和粒寬正調(diào)節(jié)基因 GW8 的表達(dá)。同時(shí)，有關(guān)磷酸酶則通過去磷酸化拮抗這一過程。這種“磷酸化—去磷酸化”動(dòng)態(tài)平衡精準(zhǔn)調(diào)控籽粒橫向和縱向的細(xì)胞分裂，最終決定籽粒形態(tài)。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，通過精準(zhǔn)調(diào)控 OsMADS47 表達(dá)水平，可同步提升粒長(zhǎng)與單株產(chǎn)量。該研究為水稻粒型改良提供了重要靶點(diǎn)，為水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種提供了新策略。
作科所副研究員房靜靜和淳雁為論文共同第一作者，作科所研究員李學(xué)勇為論文通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202501946
