近日，明升中国农业app院作物app研究所水稻分子设计技术与应用创新团队与国内其他科研单位合作，鉴定到一个细胞分裂素信号新组分PPKL1。他们发现，PPKL1通过引诱但不接纳细胞分裂素磷酸转移蛋白AHP2上的磷酸基团，干扰信号传递效率，从而抑制水稻籽粒大小，并以此建立了一套水稻籽粒大小精准设计系统。该研究结果在线发表在《分子植物》上。

据研究员童红宁介绍，植物中经典的细胞分裂素信号转导依赖于组氨酸受体激酶，组氨酸磷酸转移蛋白，以及细胞分裂素响应因子RR之间磷酸基团的转移，然而这一磷酸中继过程调控的分子机制仍知之甚少。在水稻中，细胞分裂素可以显著调控穗粒数，而对粒重或籽粒大小的调控功能也不清楚。

研究人员通过大规模诱变，筛选到一个大粒显性突变体并克隆了突变体基因PPKL1。与RR蛋白类似，PPKL1可与AHP2蛋白直接互作，并通过模仿RR蛋白功能区与其竞争AHP2的磷酸基团，导致磷酸中继效率大幅降低。当此功能区位点突变后则丧失了对信号传递的影响，籽粒显著增大。研究人员以优质水稻品种空育131为材料，针对该功能区进行基因编辑，获得多个可不同程度增大籽粒的基因型，部分可显著增产。研究人员共创制了千粒重从20g到38g渐次分布的水稻材料，从而建立了一套水稻籽粒大小精准设计系统。该研究发现，PPKL家族蛋白对细胞分裂素信号的抑制作用可能是一个古老的功能，其功能位点隐藏在甾醇类激素油菜素内酯信号组分中，发掘并利用其对作物进行分子设计改良具有重大应用价值。

该研究得到了国家自然app基金和明升中国农科院科技创新工程等项目资助。

相关论文信息：http://doi.org/10.1016/j.molp.2021.09.010