近日，Plant Biotechnology Journal雜志在線發(fā)表了萬建民院士團隊的研究結(jié)果“The F-box protein RCN127 enhances rice tillering and grain yield by mediating the degradation of OsTB1 and OsTCP19”，揭示了水稻分蘗調(diào)控的新機制。

水稻（Oryza sativa L.）作為全球主要的糧食作物之一，提高水稻產(chǎn)量是緩解糧食短缺，保障糧食安全的重要策略之一。水稻的產(chǎn)量受多種復雜因素影響，其中，穗數(shù)、每穗粒數(shù)以及粒重是決定產(chǎn)量潛力的三要素。在三要素中，穗數(shù)主要受水稻分蘗能力所控制。分蘗能力指的是水稻植株產(chǎn)生有效分蘗的能力，即一株植株上能夠萌發(fā)出多少具有結(jié)實潛力的分蘗，從而形成更多的穗數(shù)。此外，分蘗能力不僅影響穗數(shù)，還在很大程度上決定著水稻的植株形態(tài)。因此，深入研究水稻分蘗能力的調(diào)控機制，對于改良水稻株型，提高水稻產(chǎn)量具有重要的理論價值和實際意義。

玉米、水稻、擬南芥、豌豆和番茄等多種植物中均能抑制分枝。其中，TB1在玉米馴化過程中發(fā)揮核心作用，使其從多稈型植物演變?yōu)閱味捫蛖Aguilar-Martínez, 2007 #335;Braun, 2012 #334;Doebley, 1997 #328;Martín-Trillo, 2011 #336;Minakuchi, 2010 #327}。OsTCP19及TB1/FC1/BRC1通路中的基因均屬于TCP基因家族{Martín-Trillo, 2010 #345}。已有研究表明，TCP基因在轉(zhuǎn)錄水平受環(huán)境因子和植物激素調(diào)控{Yu, 2022 #347}，并被miR319、miR164等microRNA負調(diào)控{Lan, 2020 #346}。然而，其在翻譯后水平（尤其是蛋白質(zhì)水平）的調(diào)控機制仍不完善。

在調(diào)控水稻分蘗的轉(zhuǎn)錄因子中，TCP家族的OsTB1（玉米TEOSINTE BRANCHED 1基因的水稻同源基因）和OsTCP19是抑制水稻分蘗的兩個關鍵調(diào)控因子。迄今為止，它們的翻譯后調(diào)控機制仍不清楚。

萬建民院士團隊研究人員鑒定到一個水稻分蘗正調(diào)控基因RCN127，其編碼的蛋白含有F-box結(jié)構域，屬于單子葉植物特有的一類F-box蛋白。研究人員發(fā)現(xiàn)RCN127能夠與OsTB1和OsTCP19相互作用，通過26S蛋白酶體途徑介導它們的泛素化和降解，從而減少OsTB1和OsTCP19的蛋白水平，削弱了它們對分蘗的抑制作用，導致分蘗數(shù)顯著增加。值得關注的是，增強RCN127在模式品種日本晴和主栽品種龍粳31中的表達均能提高谷物產(chǎn)量，為增產(chǎn)提供了可行策略。因此，該研究不僅揭示了TCP蛋白家族的翻譯后調(diào)控機制，更為通過提升水稻分蘗能力以增加水稻產(chǎn)量提供了新的基因資源。

南京農(nóng)業(yè)大學博士生繆榮、中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所副研究員王欣和博士研究生馮淼為論文共同第一作者。中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所萬建民院士、林啟冰研究員和南京農(nóng)業(yè)大學江玲教授為共同通訊作者。該研究得到了國家生物育種科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、江蘇省重點研發(fā)項目、中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新計劃、中央公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項和國家自然科學基金項目的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70180