宋献军研究组揭示水稻籽粒大小表观遗传调控的新机制
水稻是我国的主粮之一。水稻籽粒大小决定稻米的产量和外观品质，并受多个数量性状位点（QTLs）的控制；其中，编码组蛋白乙酰化酶的GRAIN WEIGHT 6a（GW6a）是水稻籽粒大小和产量的正向调节因子。但是，目前对于GW6a依赖的基因调控网络还不清楚。在拟南芥中，泛素受体DA1通过调控细胞增殖期来控制种子和器官的大小；然而，并不清楚DA1家族成员是否以及如何调控水稻籽粒大小。
中国科学院植物研究所宋献军研究组，通过酵母双杂交筛选以及验证实验，发现GW6a与DA1的同源蛋白HDR3互作。水稻转基因实验证据暗示，HDR3也是一个水稻籽粒大小的正调控因子。随后，一系列生化实验结果表明，HDR3是一个具有泛素结合活性的泛素受体，能够增强GW6a的泛素化水平；然而，意想不到的是，进一步研究发现，HDR3对GW6a的泛素化修饰，并非增强而是减缓了GW6a依赖26S蛋白酶体的蛋白降解，从而提高GW6a的酶活水平，增强后者对其下游靶基因的表达调控。此外，遗传关系分析显示，HDR3很可能位于GW6a的上游，在同一遗传通路中发挥调控籽粒大小的功能，通过与下游基因启动子的结合共同对其进行表达调控。该研究揭示了表观遗传分子模块HDR3-GW6a调控水稻籽粒大小的新机制，为深入探索作物种子大小的分子调控机理和遗传网络提供了新的视角。
该研究成果于2021年7月29日在线发表于国际重要学术期刊The Plant Cell。中国科学院植物研究所的高琼博士和已毕业的硕士研究生张宁为论文共同第一作者，宋献军研究员为本文的通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）“种子精准设计与创造”、国家重点研发计划“主要农作物产量性状形成的分子基础”和国家自然科学基金的资助。
文章链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab194/6330630?guestAccessKey=1f429580-7c9f-4c9c-adb8-15c9fa779eec