我国是水稻种植和消费大国。近年来优质大米的市场销售份额逐渐提升，人们对稻米品质的要求也逐步提高。然而，水稻育种和生产上长期存在“高产不优质、优质不高产”的瓶颈问题，迫切需要优质高产协同改良的新品种。
2023年2月28日，中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Heterotrimeric G protein γ subunit DEP1 synergistically regulates grain quality and yield by modulating the TTP (TON1-TRM-PP2A) complex in rice”的研究论文，揭示了G蛋白协同调控水稻产量与品质的全新分子机制，为作物优质高产协同改良育种提供新思路。
水稻DEP1基因编码G蛋白γ亚基，其优异等位dep1在我国高产粳稻育种中发挥重要作用。然而，dep1伴随籽粒变短的负效应，影响了稻米外观品质。该研究从长粒型美国粳稻品种L204中成功分离并克隆了一个控制水稻籽粒长宽比和外观品质的重要基因GW7，该基因编码一类微管相关蛋白TRM (TON1 Recruiting Motif) ，可与TON1 (TONNEAU1) 和2A型蛋白磷酸酶PP2A共同形成TON1-TRM-PP2A (简称TTP) 蛋白复合体。研究发现DEP1可与TTP复合体蛋白发生竞争性互作，抑制该复合体的形成，进而有效控制水稻籽粒的极性生长。
DEP1-TTP协同调控水稻籽粒形态建成的工作模型
综上所述，dep1-GW7高产优质分子模块的解析首次揭示G蛋白可以直接通过胞质微管参与细胞形态建成调控，且为优质高产水稻协同改良育种提供新思路。
中国科学院遗传与发育生物学研究所吴允哲博士和赵莹博士为该论文共同第一作者。刘倩副研究员和傅向东研究员为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委和中国科学院青年创新促进会等项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2023.02.009
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