我國未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，隨著人民生活水平的不斷提高，在確保糧食安全，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時，也要滿足人們對于優(yōu)質(zhì)糧的需求。水稻是我國的主糧作物，籽粒大小決定了稻米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

國家植物園（南園）宋獻(xiàn)軍研究組在此前的研究中，克隆了一個編碼組蛋白乙酰化酶的基因GRAIN WEIGHT 6a (GW6a)，可正向調(diào)控水稻籽粒大?。ｉL）和單株產(chǎn)量。然而，尚不清楚對于GW6a依賴的籽粒大小調(diào)控的基因網(wǎng)絡(luò)。

基于上述問題，科研人員利用酵母雙雜交文庫篩選方法，鑒定并驗證了兩個已知的水稻籽粒大小正調(diào)控因子OsMAPK6和CLG1。進(jìn)一步研究表明，OsMAPK6和CLG1能夠分別對GW6a蛋白進(jìn)行磷酸化和泛素化的修飾。這些翻譯后修飾都增加了GW6a的蛋白穩(wěn)定性，這與已報道的OsMAPK6和CLG1生化效應(yīng)截然不同，且鑒定到的兩個主要GW6a磷酸化位點（絲氨酸142和蘇氨酸186）在水稻籽粒大小調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

多個翻譯后修飾協(xié)作正向調(diào)控水稻籽粒大小的模式圖

此外，遺傳學(xué)實驗證據(jù)表明，存在分子模塊OsMAPK6-GW6a和CLG1-GW6a非加性地正調(diào)控水稻籽粒大小。這種非加性的調(diào)控方式也在對下游基因的表達(dá)調(diào)控和對GW6a蛋白的穩(wěn)定調(diào)控中得到證實。研究揭示了多個翻譯后修飾協(xié)作調(diào)控水稻種子大小的新機制，為更加深入地探索作物種子大小的分子調(diào)控機理和遺傳網(wǎng)絡(luò)提供了新的視角，也為改良作物相關(guān)農(nóng)藝性狀提供了新思路。

該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications。國家植物園（南園）已畢業(yè)博士研究生白琛、王高婕，以及在讀博士研究生豐曉慧、助理研究員高瓊為論文共同第一作者，宋獻(xiàn)軍研究員為通訊作者。研究得到了科技創(chuàng)新2030重大項目，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家自然科學(xué)基金的資助。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻