水稻是世界上最重要的糧食作物之一，提高水稻產量對全球人口的快速增長至關重要。種子大小和重量是重要的產量性狀，囙此最佳化種子大小和重量是提高農作物產量的關鍵策略。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所李雲海團隊與浙江理工大學汪得凱、中國水稻所錢前和曾大力、比利時Dirk Inze等團隊合作，揭示GW2-WG1-OsbZIP47途徑調控水稻籽粒大小和粒重的新機制，對提高作物產量和粒型改良有潜在的應用價值。該研究從水稻過表達突變體庫中分離了一個種子變寬變重的轉基因系WG1-OE。WG1編碼一個CC類型穀氧還蛋白OsGRX8，該主要蛋白定位於細胞核中。過量表達該基因可顯著增加粒寬和粒重，利用CRISPR/Cas9科技敲除WG1導致籽粒變窄變長。細胞學分析表明WG1通過促進細胞分裂調控粒寬。WG1與轉錄因數OsbZIP47直接互作，招募轉錄共抑制子ASP1來抑制OsbZIP47的轉錄活性，從而調控下游基因的表達。過表達OsbZIP47轉基因植株籽粒窄長，而osbzip47突變體籽粒變寬。進一步研究發現E3泛素連接酶GW2可以泛素化WG1，並調控WG1的蛋白穩定性。遺傳分析表明GW2、WG1和bZIP47作用在同一遺傳途徑調控籽粒大小和重量。該研究揭示了GW2-WG1-OsbZIP47途徑調控水稻籽粒大小的新機制，為作物高產育種提供了重要的基因資源。
該研究成果於2021年4月27日線上發表於Molecular Plant雜誌（DOI:10.1016/j.molp.2021.04.011）。李雲海研究組郝建琴、伍應保、黃科和浙江理工大學汪得凱教授為該論文的共同第一作者，李雲海研究員和錢前院士為共同通訊作者。該研究得到了國家自然基金和中科院先導專項等資助。
圖：GW2-WG1-OsbZIP47途徑調控水稻粒寬和粒重的工作模型
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