在国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助下，华南农业大学农学院副教授王兰、教授刘向东团队在水稻粒型研究方面取得新进展，解析了粒型基因GSW3调控水稻籽粒大小的分子机理。相关成果近日发表于《植物生理学》（Plant Physiology）。
野生稻蕴含丰富的有利基因，是水稻品种改良的重要种质资源。团队于2023年从广东遂溪普通野生稻中克隆到调控水稻粒型的基因GSW3，并对其调控机理进行了深入解析。
研究发现，GSW3在两个定位亲本——普通野生稻突变体自交系HY3与栽培稻品种KJ01——中编码两条长度不同的多肽：HY3中为147个氨基酸的短肽GSW3HY3，KJ01中为166个氨基酸的长肽GSW3KJ01。两条多肽均定位于细胞核，其功能缺失均可导致籽粒变长，但GSW3HY3缺失突变体的籽粒增长幅度显著大于GSW3KJ01缺失突变体。
蛋白互作实验（酵母双杂交、BiFC、Pull-down、LUC）揭示，GSW3HY3与GSW3KJ01均能与蛋白SR45a1发生互作，但互作区域不同——GSW3HY3通过其N端与SR45a1结合，而GSW3KJ01则通过其中间区域（M端）与SR45a1结合。单倍型分析表明，GSW3在HY3与KJ01的N端和M端编码区各存在一个单核苷酸多态性（SNP），这两个SNP对粒型的贡献存在差异，可能解释了上述表型差异的原因。此外，启动子活性分析与单倍型分析显示，GSW3HY3与GSW3KJ01的启动子转录效率差异也影响其对粒型的调控功能。
进一步对SR45a1进行分段互作实验发现，GSW3HY3与GSW3KJ01均与SR45a1富含精氨酸和丝氨酸的C端区域结合。水稻体内遗传转化实验表明，SR45a1作用于GSW3上游，二者协同调控水稻粒型。启动子元件分析及外施脱落酸（ABA）实验显示，GSW3对ABA信号敏感。
上述结果表明，GSW3通过与SR45a1的精氨酸/丝氨酸富集区域互作，经由ABA信号通路影响水稻籽粒大小与粒重。该研究为水稻粒型调控网络提供了新见解，也为粒型高产分子育种提供了理论指导。
相关论文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag401
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