Учёные обнаружили новые механизмы регуляции размера и веса зёрен риса

Рис — одна из важнейших продовольственных культур в мире, и увеличение его производства критически важно для растущего населения.

Размер и вес зерна — важные признаки, влияющие на урожайность и качество внешнего вида. Поэтому их оптимизация — ключевая стратегия для повышения урожайности и улучшения качества.

Совместная исследовательская группа раскрыла путь GW2–WG1–OsbZIP47, регулирующий размер и вес зерна риса. Это открывает новые перспективы для повышения урожайности и улучшения качества зерна.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Plant 27 апреля.

В работе участвовали учёные под руководством профессора Ли Юньхая из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук, профессора Ван Дэкая из Чжэцзянского университета науки и техники, профессоров Цянь Цяня и Цзэн Дали из Китайского национального научно-исследовательского института риса и профессора Дирка Инзе из Гентского университета.

Исследователи выделили ген WG1 из исходной трансгенной линии WG1-OE, у которой были более широкие и тяжёлые зёрна. WG1 кодирует глутаредоксин CC-типа OsGRX8, который локализуется в ядре клетки.

Повышение экспрессии WG1 значительно увеличивало ширину и вес зерна, а его нокаут с помощью технологии CRISPR/Cas9 приводил к образованию более длинных и тонких зёрен. Цитологический анализ показал, что WG1 регулирует ширину зерна, способствуя пролиферации клеток.

WG1 взаимодействует с фактором транскрипции OsbZIP47 и подавляет его транскрипционную активность, рекрутируя корепрессор транскрипции ASP1, тем самым регулируя размер зерна. OsbZIP47, в свою очередь, ограничивает рост ширины зерна, уменьшая пролиферацию клеток.

Дальнейшие результаты показали, что известный регулятор размера зерна — E3 убиквитинлигаза GW2 — убиквитинирует белки WG1 и нацеливает их на деградацию. Генетический анализ подтвердил, что GW2, WG1 и OsbZIP47 функционируют в общем пути, контролирующем рост зерна.

Эти результаты раскрывают генетическую и молекулярную основу регуляции размера и веса зерна с помощью модуля GW2–WG1–OsbZIP47, открывая новые перспективы для использования этого регуляторного пути для улучшения характеристик зерна у сельскохозяйственных культур.