研究发现油菜素甾醇信号调控水稻亚种间多性状分化
近日，中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队通过研究发现，籼稻对油菜素甾醇（BR）的敏感性整体上显著强于粳稻，油菜素甾醇信号组分OsBSK2的自然变异影响了其自抑制活性和蛋白稳定性，从而介导了油菜素甾醇敏感性以及多个性状的籼粳分化。该研究首次揭示了植物激素途径参与多个性状的籼粳分化，为水稻多性状聚合遗传改良提供了新的理论基础。相关研究成果发表在《植物学报（Journal of Integrative Plant Biology）》。 该研究通过对水稻微核心种质在根、胚芽鞘、叶夹角等多个组织进行油菜素甾醇敏感性分析发现，籼稻和粳稻的油菜素甾醇敏感性存在明显分化，即籼稻对油菜素甾醇的敏感性更强。进一步分析26个油菜素甾醇信号基因在自然种质材料中的变异发现，恰好主信号通路的每一步都有一个成员（OsBRI1、OsBAK1、OsBSK2、PPKL1、GSK3和OsBZR3）包含具有籼粳分化特征的多态性位点，暗示这些基因的变异共同导致了油菜素甾醇敏感性的籼粳分化。 对OsBSK2进行分析发现，OsBSK2在介导油菜素甾醇信号中发挥重要作用，敲除后呈现典型的油菜素甾醇缺陷表现，并且其第13位氨基酸在粳稻中为脯氨酸（P13），在籼稻中为赖氨酸（L13）。与粳稻型OsBSK2P13相比，籼稻型OsBSK2L13自身结合能力减弱，蛋白自抑制活性下降，与下游蛋白互作增强；具有更强的蛋白稳定性，对油菜素甾醇信号的转导能力更强。相关试验也均证实OsBSK2L13在分子和遗传水平方面发挥了更强的功能。OsBSK2同时介导了粒型、分蘖数、耐冷性等多种性状的调控，为理解水稻籼粳亚种分化提供了新的见解。 该研究得到国家自然科学基金、海南省崖州湾种子实验室和博士后科学基金等项目的资助。 原文链接：https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13322
