水稻籽粒大小決定稻米的產(chǎn)量和外觀品質(zhì)，并受多個數(shù)量性狀位點（QTLs）的控制；其中，編碼組蛋白乙酰化酶的GRAIN WEIGHT 6a（GW6a）是水稻籽粒大小和產(chǎn)量的正向調(diào)節(jié)因子。目前對于GW6a依賴的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚不清楚。在擬南芥中，泛素受體DA1通過調(diào)控細胞增殖期來控制種子和器官的大小，然而，尚不清楚DA1家族成員是否以及如何調(diào)控水稻籽粒大小。

 

　　中國科學(xué)院植物研究所研究員宋獻軍研究組通過酵母雙雜交篩選及驗證實驗發(fā)現(xiàn)GW6a與DA1的同源蛋白HDR3互作。水稻轉(zhuǎn)基因實驗證據(jù)暗示HDR3是一個水稻籽粒大小的正調(diào)控因子，也是一個具有泛素結(jié)合活性的泛素受體，能夠增強GW6a的泛素化水平。進一步研究發(fā)現(xiàn)，HDR3對GW6a的泛素化修飾減緩了GW6a依賴26S蛋白酶體的蛋白降解，從而提高GW6a的酶活水平，增強后者對其下游靶基因的表達調(diào)控。此外，遺傳關(guān)系分析顯示，HDR3可能位于GW6a的上游，在同一遺傳通路中發(fā)揮調(diào)控籽粒大小的功能，并通過與下游基因啟動子的結(jié)合共同對其表達進行調(diào)控。該研究揭示出表觀遺傳分子模塊HDR3-GW6a調(diào)控水稻籽粒大小的新機制，為深入探索作物種子大小的分子調(diào)控機理和遺傳網(wǎng)絡(luò)提供了新視角。

 

　　相關(guān)研究成果于7月29日在線發(fā)表在The Plant Cell上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）、國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的資助。