遺傳發育所等發現水稻種子大小調控機制

　　水稻是我國的主要糧食作物之一，粒重、穗粒數和有效穗數是水稻產量三要素。因此水稻的籽粒大小影響著水稻的產量。目前已經克隆了一些控制水稻種子大小的重要基因，但水稻種子大小調控的分子機理仍不清楚。中國科學院遺傳與發育生物學研究所李云海團隊與姚善國團隊、田志喜團隊以及中國科學院大學柴團耀團隊合作，揭示了一個MAPK級聯信號通路在水稻種子大小調控上起重要作用，對提高作物產量有潛在的應用價值。

　　MAPK信號途徑介導了多個植物生長發育過程。MAPK途徑的基本組成包括：MAPK激酶激酶（MKKK）、MAPK激酶（MKK）和MAPK。植物感受信號后，這三種激酶依次激活來調控下游基因的表達，從而調控生物體的生長發育以及對環境的響應等。李云海團隊前期的研究發現OsMKK4丟失功能突變體(smg1)種子變小（Duan et al., Plant Journal 2014）。近期研究鑒定了OsMKK4的功能獲得突變體large11-1D，產生大的種子。同時也鑒定了與smg1表型相似的突變體smg2，SMG2編碼了水稻OsMKKK10。過表達持續激活的OsMKKK10可以使種子變大。生化分析顯示OsMKKK10可以依次激活OsMKK4和一個MAPK（OsMAPK6）。進一步分析顯示OsMAPK6的活性增強會導致水稻種子變大，而活性減弱會導致種子變小。遺傳分析顯示OsMKKK10，OsMKK4和OsMAPK6作用在相同的遺傳途徑調控種子大小。因此，這些研究揭示了OsMKKK10，OsMKK4和OsMAPK6作為一個級聯信號通路來調控水稻種子大小的分子遺傳機理。

　　這一研究結果于4月24日在線發表于Molecular Plant 雜志（DOI：10.1016/j.molp.2018.04.004）。李云海研究組博士徐冉、段朋根和碩士研究生于海躍為該論文的共同第一作者。該研究得到了科技部重大研發計劃、國家自然科學基金和中科院先導專項B的資助。

圖：MAPK信號途徑調控水稻種子大小的分子機理