中科院东北地理与农业生态研究所卜庆云团队揭示OsWRKY53调控水稻分蘖新功能

水稻作为全球重要的粮食作物，对保障农业生产力和粮食安全至关重要。其植株构型，包括分蘖数、株高和叶角，是决定籽粒产量的核心因素。然而，目前已被鉴定、能同时调控这些性状且具备育种应用价值的基因仍然很少。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所卜庆云研究员团队在Plant Biotechnology Journal上发表了题为

OsWRKY53-OsGT1 module regulates rice tiller development and is involved in fine-tuning strigolactone signaling

东北地理所水稻分子育种团队近年来一直探索OsWRKY53的生物学功能，前期研究已报道，OsWRKY53通过油菜素内酯（BR）信号通路调控株高和叶角（Tian et al., 2017; Tian et al., 2021）；也参与负调控水稻的孕穗期耐冷性（Tang et al., 2022）。多年多点的田间试验表明，不同背景下的oswrky53材料均表现半矮化、多分蘖的理想株型，展现出一种具有重要应用潜力的优良性状组合。

深入研究发现，OsWRKY53通过直接激活OsTB1的表达，抑制水稻分蘖。OsWRKY53与OsGT1之间的蛋白互作进一步增强了这一抑制作用，协同调控水稻分蘖。此外，oswrky53对独角金内酯（SL）的敏感性下降，D53能够与OsWRKY53互作，SL通过诱导D53的降解进而降低OsWRKY53 的蛋白水平，而OsWRKY53又能负调控SL的生物合成。这说明OsWRKY53 作为SL信号调控因子，通过精密反馈调节SL信号转导，介导水稻分蘖形成的调控。有意思的是，OsGT1在分蘖调控中表现出亚种特异性，携带OsGT1581T等位基因的籼稻品种分蘖能力显著强于携带OsGT1581C等位基因的粳稻品种，为提高粳稻分蘖和产量的遗传改良提供了直接靶点。

该研究提出D53能够通过与不同蛋白相互作用，实现对OsTB1表达的多层次精细调控。其中，OsIPA1与OsBZR1作为主要互作蛋白，共同介导D53对OsTB1的转录抑制作用；而OsWRKY53作为次要互作蛋白，能够对该抑制过程进行动态调节与缓冲，从而维持生长协调性，并促进产量优化。该研究不仅深入揭示了OsWRKY53在水稻分蘖调控网络中的精细机制，更为培育高产、半矮秆及分蘖性状优良的水稻新品种提供了重要理论基础与基因靶点。

中国科学院东北地理与农业生态研究所唐佳琦助理研究员为论文的第一作者，卜庆云研究员、田晓杰副研究员和南开大学玄元虎教授为论文的共同通讯作者。福建农林大学陈倬副教授、黑龙江大学刘长华副教授、中国科学院东北地理与农业生态研究所李伟强研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所褚金芳研究员也参与了该项工作。该研究得到了国家自然科学基金青年基金项目、黑龙江省优秀青年基金项目、国家自然科学基金联合基金项目等资助。

参考文献：

Tian, X., Li, X., Zhou, W., Ren, Y., Wang, Z., Liu, Z., Tang, J., Tong, H., Fang, J., and Bu, Q.2017. Transcription Factor OsWRKY53 Positively Regulates Brassinosteroid Signaling and Plant Architecture. Plant Physiol. 175, 1337-1349.

Tian, X., He, M., Mei, E., Zhang, B., Tang, J., Xu, M., Liu, J., Li, X., Wang, Z., Tang, W., Guan, Q., and Bu, Q.(2021). WRKY53 Integrates Classic Brassinosteroid Signaling and the Mitogen-Activated Protein Kinase Pathway to Regulate Rice Architecture and Seed Size. Plant Cell.33: 2753–2775.

Tang, J., Tian, X., Mei, E., He, M., Gao, J., Yu, J., Xu, M., Liu, J., Song, L., Li, X., Wang, Z., Guan, Q., Zhao, Z., Wang, C., and Bu, Q.2022. WRKY53 negatively regulates rice cold tolerance at the booting stage by fine-tuning anther gibberellin levels. Plant Cell 34(11), 4495-4515.

论文链接：

https://doi.org/10.1111/pbi.70578