水稻粒形是影響其產(chǎn)量的重要因素，也是重要的商品性狀。不同地域的人們對米粒外形的喜好不同，因此調(diào)控水稻籽粒的長寬比成為育種目標(biāo)之一?？茖W(xué)家前期研究發(fā)現(xiàn)，G蛋白信號對水稻籽粒長度有正調(diào)控作用，但其分子機(jī)理尚不清楚。

中國科學(xué)院院士、中科院植物研究所研究員種康研究組與中科院院士、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張啟發(fā)團(tuán)隊、中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員傅向東團(tuán)隊開展合作研究，發(fā)現(xiàn)E3泛素連接酶CLG1，能夠泛素化G蛋白γ亞基GS3，并介導(dǎo)GS3通過內(nèi)涵體途徑降解，改變G蛋白信號，調(diào)控米粒長度。科研人員此前獲得的T-DNA插入突變體clg1-1（Chang Li Geng1-1）具有長粒表型。圖位克隆和轉(zhuǎn)錄分析發(fā)現(xiàn)，CLG1編碼一個E3泛素連接酶，clg1-1中CLG1表達(dá)明顯升高。進(jìn)一步實驗證明，CLG1能夠通過K63-linked的泛素鏈對底物蛋白GS3進(jìn)行修飾，被修飾的全長形式GS3-2能夠被分選進(jìn)入ESCRT復(fù)合體，最終在溶酶體/液泡中降解；而截短形式的GS3-4在細(xì)胞膜上滯留。分析不同品種基因組序列多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)CLG1蛋白的Arg163Ser改變與核心種質(zhì)的粒長性狀顯著相關(guān)，并且CLG1163S有更高的連接酶活性。上述結(jié)果揭示出一種內(nèi)涵體降解途徑調(diào)控粒形的新機(jī)制，CLG1-GS3模塊為水稻分子設(shè)計育種提供了新的基因資源。

相關(guān)研究成果于7月1日在線發(fā)表在Molecular Plant上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目的資助。