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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量的重要決定因素。目前已經克隆了一些控制水稻種子大小的重要基因，但水稻種子大小調控的分子機理仍不清楚，進一步闡明水稻籽粒大小的調控機理對于提高水稻產量具有重要的指導意義。
近日，中國科學院遺傳與發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現ERAD相關的E2-E3蛋白復合物SMALL GRAIN 3 (SMG3)和DECREASED GRAIN SIZE 1 (DGS1)部分通過油菜素內酯（BR）途徑調控水稻籽粒大小和粒重的新途徑。水稻SMG3編碼擬南芥泛素結合酶UBC32 (UBIQUITIN CONJUGATING ENZYME 32)的同源蛋白，并且與另一籽粒大小調控因子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。進一步分析發現，DGS1是具有活性的E3泛素連接酶，并與SMG3共定位于內質網。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信號轉導通路。遺傳分析結果表明，SMG3，DGS1和BRI1三者共同作用調控水稻籽粒大小和粒重。該研究為深入了解ERAD相關途徑在水稻籽粒大小調控中的作用，及其與油菜素內酯信號途徑的關系提供了分子基礎，為高產育種提供了一定的理論依據。
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日在線發表于The Plant Cell（DOI:10.1093/plcell/koac364）。李云海研究組聯合培養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，國家重點研發計劃等項目的資助。
標簽： 水稻籽粒
