近日，华南农业大学农学院王兰/刘向东团队在水稻粒型研究方面取得新进展，在中科院一区TOP期刊Plant Physiology发表了题为“GRAIN SIZE AND WEIGHT 3 affects rice grain size and weight through interaction with SR45a and its transcriptional efficiency”的研究论文。
野生稻蕴含丰富的有利基因，是水稻品种改良的重要种质资源。团队于2023年从广东遂溪普通野生稻中克隆到调控水稻粒型的基因GSW3，并对该基因调控水稻粒型的机理进行了深入的解析，相关成果已在Plant Physiology期刊发表研究论文2篇。
GSW3在两个定位亲本普通野生稻突变体自交系HY3与栽培稻品种KJ01中编码两条不同长度的多肽，其中在HY3中为147-aa的短肽GSW3HY3，在KJ01中为166-aa的长肽GSW3KJ01。两条多肽均定位在细胞核，其功能缺失均导致籽粒变长，但GSW3HY3功能缺失突变体的籽粒增长幅度远大于GSW3KJ01缺失突变体的（图1A）。酵母双杂、BiFC、Pull-down、LUC实验揭示两条多肽GSW3HY3与GSW3KJ01均与SR45a1存在蛋白质互作，但作用的位置不同，GSW3HY3的N端与SR45a1互作，而GSW3KJ01的M（中间部分）端与SR45a1互作（图1B）。单倍型分析揭示GSW3的N端与M端在HY3与KJ01存在两个不同的SNP，这两个不同的SNP对粒型的贡献不一样，推测由此可能导致GSW3HY3与GSW3KJ01功能缺失突变体的籽粒增长幅度不一样。另外启动子活性分析与单倍型分析揭示GSW3HY3与GSW3KJ01的启动子转录效率也影响其对粒型的调控功能。对SR45a1分段的酵母双杂实验结果表明，GSW3HY3与GSW3KJ01均与SR45a1的C端互作（图1B），SR45a1的C端富含精氨酸与丝氨酸。水稻体内遗传转化实验表明SR45a作用在GSW3的上游，与GSW3协同调控水稻的粒型（图1C）。启动子元件分析与外施ABA分析表明GSW3对ABA敏感（图1D）。以上结果表明GSW3通过与SR45a的精氨酸/丝氨酸互作，经由ABA信号影响水稻的粒型与粒重。研究结果为水稻粒型调控网络提供了新的见解，也为粒型高产分子育种提供了理论指导。
华南农业大学农学院在读硕士研究生陈炜彬、已毕业硕士研究生马卉锦为论文第一作者，刘向东教授和王兰副教授为本文的共同通讯作者，陈志雄副研究员与吴锦文副教授参与课题研究。研究得到国家自然科学基金（No.32570388）、广东省自然科学基金（No.2026A1515010364）、广东省普通高校重点领域专项（No. 2023ZDZX4004），广东省乡村振兴战略专项（No.2024-NTS-00-004），以及广东省岭南水稻种质资源基地库（No. 2024B1212060009）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag401
文图/农学院
