近日，Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了万建民院士团队的研究结果“The F-box protein RCN127 enhances rice tillering and grain yield by mediating the degradation of OsTB1 and OsTCP19”，揭示了水稻分蘖调控的新机制。
水稻（Oryza sativa L.）作为全球主要的粮食作物之一，提高水稻产量是缓解粮食短缺，保障粮食安全的重要策略之一。水稻的产量受多种复杂因素影响，其中，穗数、每穗粒数以及粒重是决定产量潜力的三要素。在三要素中，穗数主要受水稻分蘖能力所控制。分蘖能力指的是水稻植株产生有效分蘖的能力，即一株植株上能够萌发出多少具有结实潜力的分蘖，从而形成更多的穗数。此外，分蘖能力不仅影响穗数，还在很大程度上决定着水稻的植株形态。因此，深入研究水稻分蘖能力的调控机制，对于改良水稻株型，提高水稻产量具有重要的理论价值和实际意义。
玉米、水稻、拟南芥、豌豆和番茄等多种植物中均能抑制分枝。其中，TB1在玉米驯化过程中发挥核心作用，使其从多秆型植物演变为单秆型{Aguilar-Martínez, 2007 #335;Braun, 2012 #334;Doebley, 1997 #328;Martín-Trillo, 2011 #336;Minakuchi, 2010 #327}。OsTCP19及TB1/FC1/BRC1通路中的基因均属于TCP基因家族{Martín-Trillo, 2010 #345}。已有研究表明，TCP基因在转录水平受环境因子和植物激素调控{Yu, 2022 #347}，并被miR319、miR164等microRNA负调控{Lan, 2020 #346}。然而，其在翻译后水平（尤其是蛋白质水平）的调控机制仍不完善。
在调控水稻分蘖的转录因子中，TCP家族的OsTB1（玉米TEOSINTE BRANCHED 1基因的水稻同源基因）和OsTCP19是抑制水稻分蘖的两个关键调控因子。迄今为止，它们的翻译后调控机制仍不清楚。
万建民院士团队研究人员鉴定到一个水稻分蘖正调控基因RCN127，其编码的蛋白含有F-box结构域，属于单子叶植物特有的一类F-box蛋白。研究人员发现RCN127能够与OsTB1和OsTCP19相互作用，通过26S蛋白酶体途径介导它们的泛素化和降解，从而减少OsTB1和OsTCP19的蛋白水平，削弱了它们对分蘖的抑制作用，导致分蘖数显著增加。值得关注的是，增强RCN127在模式品种日本晴和主栽品种龙粳31中的表达均能提高谷物产量，为增产提供了可行策略。因此，该研究不仅揭示了TCP蛋白家族的翻译后调控机制，更为通过提升水稻分蘖能力以增加水稻产量提供了新的基因资源。
南京农业大学博士生缪荣、中国农业科学院作物科学研究所副研究员王欣和博士研究生冯淼为论文共同第一作者。中国农业科学院作物科学研究所万建民院士、林启冰研究员和南京农业大学江玲教授为共同通讯作者。该研究得到了国家生物育种科技重大专项、国家重点研发计划、江苏省重点研发项目、中国农业科学院创新计划、中央公益性科研院所基本科研业务费专项和国家自然科学基金项目的资助。
阅读次数：10
【 转载本网文章请注明出处 】
