JGG | 西南大学水稻研究所揭示OsMADS15通过调控水稻内稃发育影响籽粒性状的分子机制

水稻产量和品质不仅取决于籽粒内部的发育过程，也受到外部结构“颖壳”的重要影响。颖壳由外稃和内稃组成，直接决定籽粒形态，并影响胚乳灌浆和品质形成。因此，解析颖壳发育影响籽粒性状的分子机制，对于培育高产优质水稻品种具有重要意义。目前，水稻内稃发育如何进一步影响籽粒性状与品质形成，仍有待深入阐明。

近日，西南大学水稻研究所在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“PALEA AND GRAIN SHRUNKENencoding OsMADS15 determines palea identity to affect rice grain yield and quality”的研究论文。该研究鉴定到OsMADS15的一个新等位变异pgs1，系统揭示了PGS1/OsMADS15通过协同调控内稃发育进而影响籽粒大小与品质形成的分子机制，为理解水稻产量与品质协同改良提供新思路。

该研究在籼型常规水稻品种“西大1B”的EMS诱变群体中筛选到一个内稃和籽粒发育异常的突变体，并将其命名为 pgs1 (palea and grain shrunken 1)。与野生型相比，pgs1突变体表现出内稃明显退化、护颖伸长和籽粒变小等表型，同时籽粒内部结构更为致密，垩白显著减少。遗传定位与基因功能分析表明，PGS1编码MADS-box转录因子OsMADS15，pgs1是OsMADS15的一个新等位变异。PGS1蛋白定位于细胞核，在多个花器官中表达，但其本身不具备明显的转录激活活性，提示其可能依赖其他蛋白协同发挥调控功能。进一步研究发现，PGS1可与组蛋白H3K9去甲基化酶JMJ706互作；同时，JMJ706的敲除突变体表现出与pgs1类似的内稃退化、护颖伸长和籽粒变小等表型。上述结果表明，PGS1与JMJ706在功能上密切相关，可能通过形成蛋白复合体参与调控内稃发育相关基因的表达，从而维持内稃正常发育。当该调控模块受损时，内稃发育异常，并进一步影响籽粒灌浆过程和品质形成。

OsMADS15-JMJ706调控水稻内稃发育影响籽粒性状的工作模型

综上所述，该研究揭示了OsMADS15通过与JMJ706协同调控内稃发育进而影响籽粒性状的分子机制，深化了对OsMADS15在内稃发育过程中功能的认识，并为水稻产量与品质协同改良提供了潜在靶点。

作者简介

西南大学水稻研究所本科生金笛、杨朝越、刘晓为该论文共同第一作者，李云峰教授和庄慧副教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金等项目资助。