水稻產量是一個復雜的性狀，單位面積有效穗數、每穗粒數和粒重是決定單位面積產量的關鍵因素。水稻的粒重（千粒重）主要由籽粒的大小決定，即粒長、粒寬和粒厚。水稻的粒型不僅影響水稻的產量還協同調控水稻的穗粒數和稻米的品質。油菜素內酯（brassinosteroids, BRs）是一類多羥基化的甾醇類植物激素，廣泛參與植物生長與發(fā)育的各個環(huán)節(jié)，尤其在水稻籽粒大小的調控中發(fā)揮著重要作用。然而，目前對于BRs信號通路與水稻粒型調控的分子機制的了解仍然有待進一步擴展。因此挖掘調控水稻粒型的關鍵基因，深入研究其分子作用機制，為培育高產優(yōu)質的水稻新品種提供理論基礎和基因資源。

JIPB近日在線發(fā)表了萬建民院士團隊題為“Small and Round Grain is involved in brassinosteroid signaling pathway that regulates grain size in rice”的研究論文。該研究發(fā)現水稻中一個編碼含有kinesin結構域蛋白SRG通過BR信號通路調控水稻籽粒大小。

研究人員鑒定到一個半矮稈小粒的水稻突變體srg，突變體株高變矮、粒長變短。圖位克隆發(fā)現SRG編碼一個含有kinesin結構域蛋白。細胞學分析發(fā)現，srg突變體的穗表皮細胞長度和數目減少，表明SRG通過影響細胞大小和細胞增殖來調控粒型。定量結果顯示SRG在植物的各組織中組成性表達，在幼穗中表達相對較高。SRG受BR誘導，OsWRKY53激活SRG基因的表達，OsBSK3與SRG蛋白互作，進而磷酸化SRG蛋白，SRG蛋白變得更穩(wěn)定。此外，免疫熒光實驗發(fā)現突變體srg和敲除突變體cr-1的微管（MT）形態(tài)異常。這些發(fā)現表明，BR可能通過穩(wěn)定SRG蛋白來促進微管的有序組裝和排列，從而調控籽粒大小。同時，SRG過表達產生更大的籽粒，并且增加了千粒重，說明SRG具有提高水稻產量的潛力。我們的研究表明，SRG是一種新的BR響應因子，BR可能通過影響SRG的表達來調控水稻粒型。

博士生繆榮、林啟冰研究員和已畢業(yè)博士生曹鵬輝為論文共同第一作者。萬建民院士和江玲教授為共同通訊作者。該研究得到了國家科技創(chuàng)新2030重大項目、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金重大項目和生物育種鐘山實驗室項目的資助。