東北地理所在水稻分蘗調(diào)控分子機制研究中取得新進展
水稻作為全球重要的糧食作物，對保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和糧食安全至關(guān)重要。其植株構(gòu)型，包括分蘗數(shù)、株高和葉角，是決定籽粒產(chǎn)量的核心因素。然而，目前已被鑒定、能同時調(diào)控這些性狀且具備育種應(yīng)用價值的基因仍然很少。
東北地理所水稻分子育種團隊近年來一直探索OsWRKY53的生物學功能，前期研究已報道，OsWRKY53通過油菜素內(nèi)酯（BR）信號通路調(diào)控株高和葉角；也參與負調(diào)控水稻的孕穗期耐冷性。多年多點的田間試驗表明，不同背景下的oswrky53材料均表現(xiàn)半矮化、多分蘗的理想株型，展現(xiàn)出一種具有重要應(yīng)用潛力的優(yōu)良性狀組合（圖1）。
圖1. 不同背景下oswrky53材料分蘗數(shù)均顯著增加
深入研究發(fā)現(xiàn)，OsWRKY53通過直接激活OsTB1的表達，抑制水稻分蘗。OsWRKY53與OsGT1之間的蛋白互作進一步增強了這一抑制作用，協(xié)同調(diào)控水稻分蘗。此外，oswrky53對獨角金內(nèi)酯（SL）的敏感性下降，D53能夠與OsWRKY53互作，SL通過誘導D53的降解進而降低OsWRKY53 的蛋白水平，而OsWRKY53又能負調(diào)控SL的生物合成。這說明OsWRKY53 作為SL信號調(diào)控因子，通過精密反饋調(diào)節(jié)SL信號轉(zhuǎn)導，介導水稻分蘗形成的調(diào)控（圖2）。有意思的是，OsGT1在分蘗調(diào)控中表現(xiàn)出亞種特異性，攜帶OsGT1581T等位基因的秈稻品種分蘗能力顯著強于攜帶OsGT1581C等位基因的粳稻品種，為提高粳稻分蘗和產(chǎn)量的遺傳改良提供了直接靶點。
該研究提出D53能夠通過與不同蛋白相互作用，實現(xiàn)對OsTB1表達的多層次精細調(diào)控。其中，OsIPA1與OsBZR1作為主要互作蛋白，共同介導D53對OsTB1的轉(zhuǎn)錄抑制作用；而OsWRKY53作為次要互作蛋白，能夠?qū)υ撘种七^程進行動態(tài)調(diào)節(jié)與緩沖，從而維持生長協(xié)調(diào)性，并促進產(chǎn)量優(yōu)化（圖2）。該研究不僅深入揭示了OsWRKY53在水稻分蘗調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的精細機制，更為培育高產(chǎn)、半矮稈及分蘗性狀優(yōu)良的水稻新品種提供了重要理論基礎(chǔ)與基因靶點。
圖2. OsWRKY53調(diào)控水稻分蘗及微調(diào)獨腳金內(nèi)酯信號的模式圖
該研究近期發(fā)表于國際權(quán)威SCI一區(qū)期刊《Plant Biotechnology Journal》上（影響因子10.5）。中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所唐佳琦助理研究員為論文的第一作者，卜慶云研究員、田曉杰副研究員和南開大學玄元虎教授為論文的共同通訊作者。福建農(nóng)林大學陳倬副教授、黑龍江大學劉長華副教授、中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李偉強研究員、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所褚金芳研究員也參與了該項工作。研究得到國家自然科學基金青年基金項目、黑龍江省優(yōu)秀青年基金項目、國家自然科學基金聯(lián)合基金項目等資助。
論文信息：Jiaqi Tang,??Guilong Zhao,??Jiangli Yang,??Zhuo Chen,??Zhipeng Hong,??Xin Jin,??Ziming Qiu,??Zhenyu Wang,??Xiufeng Li,??Jijun Yan,??Changhua Liu,??Weiqiang Li,??Jinfang Chu,??Yuanhu Xuan*,??Xiaojie Tian*,??Qingyun Bu*.?OsWRKY53-OsGT1 Module Regulates Rice Tiller Development and Is Involved in Fine-Tuning Strigolactone Signaling, Plant Biotechnology Journal,?2026,?doi:10.1111/pbi.70578.
原文鏈接：?https://doi.org/10.1111/pbi.70578
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