中国科学院大学博士生导师、中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海团队、姚善国团队和中国水稻所钱前团队等合作，发现了水稻穗子大小和穗粒数调控的重要机制。李云海团队已通过大规模遗传筛选，分离了一系列水稻大穗突变体large，去年报道了GSK2磷酸化LARGE1/OML4调控种子和穗子大小的新机制 （Lyu et al., 2020, Plant Cell）。近期多个研究团队合作对LARGE2基因调控水稻穗子大小和穗粒数的机理进行了解析。研究发现large2突变体表现为穗子增大，一次枝梗和二次枝梗数明显增多，因此导致每穗粒数明显增加；同时叶片宽度和粒宽相比野生型也增宽，株高略微降低、茎秆变粗。细胞学分析表明LARGE2通过影响分生组织大小和活性，从而决定了穗子大小和穗粒数。LARGE2编码了一个具有HECT 结构域的E3泛素连接酶。进一步研究发现LARGE2与穗粒数调控关键因子APO1和APO2在体内直接相互作用，并调控了APO1和APO2的蛋白稳定性。遗传分析表明LAEGE2和APO1/APO2作用在同一条遗传途径调控水稻穗子大小和穗粒数。该研究揭示了LARGE2-APO1/APO2途径调控水稻穗大小和穗粒数的新机制，对水稻高产育种提供了理论基础和基因资源。
该研究成果于2021年2月2日在线发表于The Plant Cell杂志（DOI:10.1093/plcell/koab041）。李云海研究组国科大已毕业博士生黄洛将、徐冉（培养单位：遗传发育所，导师：李云海研究员）和姚善国研究组国科大已毕业博士生华凯（培养单位：遗传发育所，导师：姚善国研究员）为该论文的共同第一作者，李云海研究员、姚善国研究员和钱前院士为共同通讯作者。曾大力研究员、王得凯教授、罗越华教授等参与了相关工作。该研究得到了转基因专项、国家自然基金和中科院先导专项等资助。
图：LARGE2-APO1/APO2途径调控水稻穗子大小和粒数的工作模型责任编辑：脱畅
