Abstract
摘 要
2024年10月25日，华中农业大学何予卿团队和湖北省农业科学院游艾青团队合作在Plant Communications在线发表了题为“Natural variation in OsMADS1 transcript splicing affects rice grain thickness and quality through influencing monosaccharide loading to endosperm”的研究论文。该研究揭示了OsMADS1蛋白调控水稻谷粒厚度的分子机制。
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101178
研究背景
研究内容
本研究通过图位克隆方法成功鉴定出控制水稻谷粒厚度的主效主效数量性状位点（QTL）——qGT3，该位点编码MADS-box家族蛋白OsMADS1。通过比较测序，我们发现厚粒品种南阳占中OsMADS1基因存在一个剪切识别位点变异，导致一个C端截短的OsMADS1qgt3蛋白。在野生型水稻品种日本晴、中花11和珍汕97中编辑OsMADS1基因，模拟该变异引起水稻谷粒厚度的增加，证明该变异是控制水稻谷粒厚度的功能性变异位点。利用酵母双杂交筛库，我们鉴定到OsMADS1能够与水稻胚乳特异表达NF-Y蛋白复合体成员NF-YB1和NF-YC12互作。随后通过双分子荧光互补、分裂萤火虫荧光素酶互补、pull-down和免疫共沉淀实验，进一步验证了这些互作关系。结合转录组、染色质免疫沉淀和电泳迁移凝胶阻滞实验，我们鉴定出OsMADS1调控胚乳灌浆的下游基因MST4，该基因编码一个单糖转运蛋白。原生质体转录活性分析显示，OsMADS1蛋白抑制下游MST4基因表达，而C端截短的OsMADS1qgt3蛋白转录抑制活性减弱，使MST4表达量上升。NF- YC12蛋白也能够结合到MST4基因启动子，使NF-YB1-YC12蛋白复合体作为转录辅助因子，增强OsMADS1对MST4的转录调控活力。最后，我们在近等基因系和基因编辑家系中评价了OsMADS1qgt3等位型的育种效应，发现该等位型能增加水稻粒重和单株谷粒数，从而提高水稻产量；同时，该等位型还能通过提高稻米中淀粉/蛋白相对含量，改善稻米蒸煮食味品质。
团队介绍
华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、生命科学技术学院博士后刘荣家为论文第一作者，华中农业大学何予卿教授和湖北省农业科学院游艾青研究员为论文共同通讯作者。中国农业大学李自超教授和华中农业大学李一博教授参与了对本研究工作的指导。该研究得到科技部、国家自然科学基金等项目资助。
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