近日，Plant Biotechnology Journal雜志在線發(fā)表了萬建民院士團隊的研究結(jié)果“The F-box protein RCN127 enhances rice tillering and grain yield by mediating the degradation of OsTB1 and OsTCP19”，揭示了水稻分蘗調(diào)控的新機制。

水稻（Oryza sativa L.）作為全球主要的糧食作物之一，提高水稻產(chǎn)量是緩解糧食短缺，保障糧食安全的重要策略之一。水稻的產(chǎn)量受多種復(fù)雜因素影響，其中，穗數(shù)、每穗粒數(shù)以及粒重是決定產(chǎn)量潛力的三要素。在三要素中，穗數(shù)主要受水稻分蘗能力所控制。分蘗能力指的是水稻植株產(chǎn)生有效分蘗的能力，即一株植株上能夠萌發(fā)出多少具有結(jié)實潛力的分蘗，從而形成更多的穗數(shù)。此外，分蘗能力不僅影響穗數(shù)，還在很大程度上決定著水稻的植株形態(tài)。因此，深入研究水稻分蘗能力的調(diào)控機制，對于改良水稻株型，提高水稻產(chǎn)量具有重要的理論價值和實際意義。

玉米、水稻、擬南芥、豌豆和番茄等多種植物中均能抑制分枝。其中，TB1在玉米馴化過程中發(fā)揮核心作用，使其從多稈型植物演變?yōu)閱味捫蛖Aguilar-Martínez, 2007 #335;Braun, 2012 #334;Doebley, 1997 #328;Martín-Trillo, 2011 #336;Minakuchi, 2010 #327}。OsTCP19及TB1/FC1/BRC1通路中的基因均屬于TCP基因家族{Martín-Trillo, 2010 #345}。已有研究表明，TCP基因在轉(zhuǎn)錄水平受環(huán)境因子和植物激素調(diào)控{Yu, 2022 #347}，并被miR319、miR164等microRNA負調(diào)控{Lan, 2020 #346}。然而，其在翻譯后水平（尤其是蛋白質(zhì)水平）的調(diào)控機制仍不完善。

在調(diào)控水稻分蘗的轉(zhuǎn)錄因子中，TCP家族的OsTB1（玉米TEOSINTE BRANCHED 1基因的水稻同源基因）和OsTCP19是抑制水稻分蘗的兩個關(guān)鍵調(diào)控因子。迄今為止，它們的翻譯后調(diào)控機制仍不清楚。

萬建民院士團隊研究人員鑒定到一個水稻分蘗正調(diào)控基因RCN127，其編碼的蛋白含有F-box結(jié)構(gòu)域，屬于單子葉植物特有的一類F-box蛋白。研究人員發(fā)現(xiàn)RCN127能夠與OsTB1和OsTCP19相互作用，通過26S蛋白酶體途徑介導(dǎo)它們的泛素化和降解，從而減少OsTB1和OsTCP19的蛋白水平，削弱了它們對分蘗的抑制作用，導(dǎo)致分蘗數(shù)顯著增加。值得關(guān)注的是，增強RCN127在模式品種日本晴和主栽品種龍粳31中的表達均能提高谷物產(chǎn)量，為增產(chǎn)提供了可行策略。因此，該研究不僅揭示了TCP蛋白家族的翻譯后調(diào)控機制，更為通過提升水稻分蘗能力以增加水稻產(chǎn)量提供了新的基因資源。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生繆榮、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所副研究員王欣和博士研究生馮淼為論文共同第一作者。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民院士、林啟冰研究員和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江玲教授為共同通訊作者。該研究得到了國家生物育種科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、江蘇省重點研發(fā)項目、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新計劃、中央公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項和國家自然科學(xué)基金項目的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70180