研究发现水稻种子大小和产量调控机制

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李云海团队建立了以GS2-SUG1为中心的调控水稻种子大小和产量的分子遗传网络。此前，该团队报道了转录因子GS2/OsGRF4正调控水稻籽粒大小和产量，且GS2的表达受OsmiR396调控，但GS2调控种子大小的具体机制尚不明晰。为进一步研究GS2调控种子大小和粒重的分子机制，该团队对GS2AA大粒材料进行诱变，筛选得到抑制子SUG1（suppressor 1 of GS2AA）突变体并克隆得到SUG1基因。研究发现，GS2可结合SUG1的启动子并激活其表达，且SUG1可与OsBZR1、OsMADS56及OsSPL13等多个转录因子互作，通过GA、BR和生长信号途径调控种子大小，并作为转录调控因子发挥功能。同时，研究发现，SUG1的自然变异影响籽粒大小。实验表明，将籼稻品种中的SUG1Hap2等位变异遗传转化到具有SUG1Hap3等位基因的粳稻品种中，可提高水稻籽粒大小和产量。这一研究建立了以GS2-SUG1为中心的种子大小调控网络，整合了调控种子大小的多种生长信号途径，为作物改良育种提供了潜在靶标。相关研究成果发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。