科学家发现磷酸化驱动的生长素信号通路调控水稻种子大小
在发表在Cell Reports上的一项研究中，中国科学院植物研究所宋宪军教授的研究小组发现了一个调控种子大小的基因网络。
研究人员发现，基因定义的级联——OsTIR1–OsIAA10–OsARF4——在控制水稻籽粒大小方面发挥着重要作用，而 OsIAA10 的 3 号染色体千粒重 (TGW3) 磷酸化通过改变相应的生长素信号传导来调节该性状。
栽培稻 ( Oryza sativa L.) 是一种重要的作物，养活了世界上一半以上的人口。在水稻中，粒大小是重要的农艺性状，显着影响水稻的产量和品质。然而，到目前为止，很少有基因定义的粒度控制途径被报道。
与其他小组一起，研究人员在 2018 年报告了一个关于谷物大小和产量的大型 QTL，称为TGW3，其目标基因编码一种 GSK3 样蛋白激酶。然后他们将典型的生长素/吲哚-3-乙酸蛋白 OsIAA10 鉴定为 TGW3 的新型相互作用伙伴。正如预期的那样，TGW3 具有磷酸化 OsIAA10 的能力。
有趣的是，在这项研究中，研究人员确定了 OsIAA10 的三个丝氨酸位点——Ser68、Ser75 和 Ser97——是被 TGW3 磷酸化的主要氨基酸，并发现 OsIAA10 的磷酸化参与晶粒大小调控。
此外，他们表明 OsIAA10 的 TGW3 磷酸化促进了底物的泛素化和蛋白水解。从机制上讲，OsIAA10 的磷酸化有利于其与 OsTIR1 的相互作用，但会阻碍其与 OsARF4 的结合。
此外，遗传证据表明，一个可行的 OsTIR1–OsIAA10–OsARF4 生长素信号轴调节水稻籽粒大小。
“TGW3 可能介导油菜素类固醇 (BR) 反应，生理效应可能通过调节途径传递，”该研究的第一作者马明博士说。
总的来说，这些发现揭示了水稻种子大小调控的磷酸化驱动的生长素信号通路，为改善农作物的农艺性状提供了有用的信息。
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