水稻所发现调控水稻籽粒灌浆与品质形成新机理

近日，中国水稻研究所水稻品质遗传改良创新团队在水稻胚乳淀粉合成调控机理研究中取得重要进展。成功克隆了水稻质体丙酮酸酶基因OsPK2，证明该基因在水稻胚乳淀粉合成、淀粉复合颗粒发育及籽粒灌浆过程中起着重要的作用，为水稻品质遗传改良提供了重要理论基础。

该研究以从中花11突变体库中筛选到的一个稳定遗传的垩白突变体ospk2为研究对象，发现该突变体种子粒宽、粒厚、千粒重及单株产量显著降低，且其胚乳中复合淀粉颗粒的形成及造粉体发育存在明显异常，同时稻米品质发生明显改变，总淀粉、直链淀粉含量显著降低，脂肪含量显著增加。此外，突变体ospk2的种子不耐贮藏，陈化后发芽率显著降低。通过遗传学以及分子生物学等手段发现突变体所表现出来的上述性状特征是由一个编码质体定位的丙酮酸激酶基因OsPK2突变导致。OsPK2（PKpα1）可以与其他三个质体丙酮酸激酶形成异源复合体，同时在突变体种子和叶片中以及突变基因表达蛋白的丙酮酸激酶酶活显著降低。另外，ospk2突变体内多重代谢途径（淀粉合成、脂肪酸合成、糖酵解途径等）中的相关基因表达发生明显变化。该研究进一步补充与完善了水稻胚乳淀粉合成的分子遗传机理。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家科技重大专项的资助。博士研究生蔡怡聪和李三峰助理研究员为文章的共同第一作者，胡培松研究员和魏祥进副研究员为共同通讯作者。（通讯员 陈鎏琰）

文章链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12923