研究揭示了水稻分荚调控的新机制

近日，《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)在线发布了中国工程院教授、中国农业科学院作物科学研究所研究员万建民团队的研究成果，揭示了水稻分馏控制的新机制。

作为世界主要粮食作物之一，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。水稻产量受多种复杂因素影响，其中穗数、每穗粒数和粒重是决定产量潜力的三个因素。在这三个因素中，穗数主要由水稻分荚能力控制。深入研究水稻分荚能力的调节机制，对改善水稻株型、提高水稻产量具有重要的理论价值和现实意义。

玉米、水稻、拟南芥、扁豆、番茄等植物都能抑制枝条。其中，TB1在玉米驯化过程中起着核心作用，从多秸秆植物演变为单秸秆植物。研究表明，TCP基因的转录水平受到环境因素和植物激素的控制。然而，翻译后水平(特别是蛋白质水平)的控制机制仍然不完善。

TCP家族OSTB1(玉米TB1基因的水稻同源基因)和OSTCP19是抑制水稻分荚的两个关键因素。到目前为止，它们的翻译后调节机制还不清楚。

万建民的团队确定了一种含有F-box结构域的水稻分荚正调节基因RCN127，属于单子叶植物独特的F-box蛋白。研究人员发现，RCN127可以与Ostb1和Ostcp19相互作用，通过26S蛋白酶体介导其泛素化和降解，从而降低Ostb1和Ostcp19的蛋白质水平，削弱其对分荚的抑制作用，导致分荚数显著增加。

值得注意的是，增强RCN127在日本青河主要品种龙粳31中的表现，可以提高粮食产量，为增产提供可行的策略。因此，本研究不仅揭示了TCP蛋白家族翻译后的调节机制，而且通过提高水稻分荚能力来提高水稻产量，提供了新的基因资源。

该研究获得了中国重大生物育种技术项目、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、中央公益研究院基础研究业务费和国家自然科学基金项目的资助。