近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團隊通過研究發(fā)現(xiàn)，秈稻對油菜素甾醇（BR）的敏感性整體上顯著強于粳稻，油菜素甾醇信號組分OsBSK2的自然變異影響了其自抑制活性和蛋白穩(wěn)定性，從而介導(dǎo)了油菜素甾醇敏感性以及多個性狀的秈粳分化。該研究首次揭示了植物激素途徑參與多個性狀的秈粳分化，為水稻多性狀聚合遺傳改良提供了新的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物學(xué)報（Journal of Integrative Plant Biology）》。
該研究通過對水稻微核心種質(zhì)在根、胚芽鞘、葉夾角等多個組織進行油菜素甾醇敏感性分析發(fā)現(xiàn)，秈稻和粳稻的油菜素甾醇敏感性存在明顯分化，即秈稻對油菜素甾醇的敏感性更強。進一步分析26個油菜素甾醇信號基因在自然種質(zhì)材料中的變異發(fā)現(xiàn)，恰好主信號通路的每一步都有一個成員（OsBRI1、OsBAK1、OsBSK2、PPKL1、GSK3和OsBZR3）包含具有秈粳分化特征的多態(tài)性位點，暗示這些基因的變異共同導(dǎo)致了油菜素甾醇敏感性的秈粳分化。
對OsBSK2進行分析發(fā)現(xiàn)，OsBSK2在介導(dǎo)油菜素甾醇信號中發(fā)揮重要作用，敲除后呈現(xiàn)典型的油菜素甾醇缺陷表現(xiàn)，并且其第13位氨基酸在粳稻中為脯氨酸（P13），在秈稻中為賴氨酸（L13）。與粳稻型OsBSK2P13相比，秈稻型OsBSK2L13自身結(jié)合能力減弱，蛋白自抑制活性下降，與下游蛋白互作增強；具有更強的蛋白穩(wěn)定性，對油菜素甾醇信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)能力更強。相關(guān)試驗也均證實OsBSK2L13在分子和遺傳水平方面發(fā)揮了更強的功能。OsBSK2同時介導(dǎo)了粒型、分蘗數(shù)、耐冷性等多種性狀的調(diào)控，為理解水稻秈粳亞種分化提供了新的見解。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、海南省崖州灣種子實驗室和博士后科學(xué)基金等項目的資助。
原文鏈接：https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13322
