遗传发育所姚善国团队揭示POW1基因对水稻籽粒大小和叶角发育的调控机制

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，提高产量仍然是大多数水稻种植区的挑战。水稻的产量由三个主要因素决定：数量单位面积的穗数、每穗的饱满粒数和粒重。籽粒大小是决定籽粒重和最终产量的主要性状，因此一直受到广泛关注，是谷类作物驯化和改良育种的主要目标之一。叶角是决定水稻株型的关键因素之一。然而，改进叶角直立常伴随着其他性状的不利变化，尤其是籽粒大小减少。因此，筛选叶角直立穗粒数增加的水稻材料，鉴定与穗粒大小相关的有利等位基因为培育高产理想株型水稻提供宝贵的基因资源。

近日，国际杂志Plant Biotechnology Journal发表了中科院遗传发育所姚善国研究团队题为“Separable regulation of POW1 in grain size and leaf angle development in rice” 研究论文。作者筛选一个水稻突变体 pow1具有增加的籽粒大小和叶角，POW1突变可以影响细胞分裂和细胞扩张相关基因表达。通过F2群体定位发现POW1是一个未知功能蛋白，第二个外显子G到T突变使精氨酸变成丝氨酸，敲除POW1表现出增加籽粒大小和叶片角度，与WT植株完全一致（图1）。POW1 功能的缺失导致BR信号路径合成基因的抑制，POW1可调节BR信号OsDWARF61挽救叶角表型，但不能增加籽粒大小。进一步分析表明POW1通过抑制互蛋白TAF2的反式激活活性来调控籽粒大小。下调TAF2表达可以增加pow1突变体籽粒大小，但对叶片角的增加影响不大（图2）。POW1-TAF2 和 POW1-BR 分子模块为设计紧凑品种水稻新品种提供了一种有效的策略，从而促进水稻的高产育种。