aBIOTECH | 山西农业大学王拴锁团队鉴定到一个控制水稻穗粒数和产量的新基因OsRGLG6

会议日程 | 2025 aBIOTECH Conference持续注册中

水稻（Oryza sativa）是全球最重要的粮食作物之一，为超过一半的人口提供主食。 提高水稻产量一直是科学研究的重点。水稻产量是由分蘖数、每穗粒数和千粒重共同决定的复杂农艺性状，其中每穗粒数是最关键的产量决定因素，其数值直接反映植株的生产能力，显著影响最终产量。目前，虽然已克隆出部分调控水稻穗粒数的关键基因，但其分子调控机制仍不清楚。因此，发掘新的穗粒数调控基因并深入研究其功能，不仅有助于解析水稻产量的分子机制，还能为高产水稻品种的选育提供理论依据。

近日，山西农业大学/山西省后稷实验室王拴锁研究员团队在aBIOTECH 发表了题为“The RING-domain E3 ubiquitin ligase OsRGLG6 regulates rice grain number and yield via ubiquitination-mediated degradation of OsOTUB1”的研究论文。该研究通过筛选控制水稻穗粒数关键因子OsOTUB1（Ovarian tumor domain-containing ubiquitin aldehyde-binding protein 1）的互作蛋白，鉴定到一个新的控制水稻穗粒数和产量的关键因子OsRGLG6。研究发现，OsRGLG6编码一个E3泛素连接酶，能够通过泛素化-蛋白酶体途径促进OsOTUB1的降解，从而调控水稻穗粒数和产量。

在该研究中，作者首先利用OsOTUB1的C端片段（198 aa）作为诱饵，通过酵母文库筛选，获得一个可以与OsOTUB1的C端互作的E3泛素连接酶OsRGLG6（图1A）。随后，利用蛋白下拉（pull-down assay）、荧光双分子互补（BiFc）和免疫共沉淀实验（Co-IP），进一步证实了OsOTUB1可以与OsRGLG6相互作用（图1）。

图1. OsRGLG6 与OsOTUB1相互作用验证

为了探究OsRGLG6是否参与调控水稻穗粒数和产量，作者利用CRISPR/Cas9技术构建了缺失功能的突变体osrglg6-1和osrglg6-2，其中osrglg6-2表现叶夹角变小、分蘖数增加、二级枝梗数和每穗粒数减少的表型（图2），表明OsRGLG6正向调控水稻穗粒数。

图2. osrglg6-2突变体的农艺性状分析

进一步研究表明， OsOTUB1可以被26S蛋白酶体途径降解（图3A, B）。体内和体外泛素化实验证明，OsRGLG6具有E3泛素连接酶活性，并能直接介导OsOTUB1的泛素化修饰（图3C-E）。在osrglg6-2突变体中，OsOTUB1蛋白积累量显著增加（图3F）。

体外蛋白降解实验进一步证实，与野生型ZH11相比，OsOTUB1在osrglg6-2突变体蛋白提取液中降解速度减缓（图3G, H）。遗传分析表明，osrglg6-2/osotub1双突变体的每穗粒数和二级枝梗数与osotub1相似，且均显著高于ZH11和osrglg6-2单突变体；而一级枝梗数则与osrglg6-2相近（图3I-L）。这些结果证明，OsRGLG6通过调控OsOTUB1泛素化降解途径控制水稻穗粒数和产量。

图3. OsRGLG6介导OsOTUB1泛素化降解

该研究不仅揭示了一个调控水稻穗粒数和产量的新机制，更为高产水稻品种的选育提供了重要遗传资源。

该研究得到了国家自然科学基金项目（32272131）的资助。山西农业大学/山西省后稷实验室研究生陈佳为本文第一作者，王拴锁研究员(山西农业大学/山西省后稷实验室)和王鹏飞博士(山西农业大学期刊中心)为共同通讯作者，硕士研究生宋惠霞和徐晨阳也参与了该研究。

引用本文：

Chen, J., Song, H., Xu, C. et al. The RING-domain E3 ubiquitin ligase OsRGLG6 regulates rice grain number and yield via ubiquitination-mediated degradation of OsOTUB1.  aBIOTECH (2025). https://doi.org/10.1007/s42994-025-00232-5

相关阅读：

aBIOTECH | 吴孔明院士牵头综述中国农业生物技术产品研发、产业化进展及未来前景

aBIOTECH | 郎志宏团队成功培育高耐草甘膦低残留玉米

aBIOTECH | 孔照胜团队鉴定到一个花生特异的调控结瘤基因AhPUGN1.1

aBIOTECH | 郭惠珊团队利用MIGS技术构建玉米茎腐病防控体系

aBIOTECH | 张春芝团队定位了马铃薯单倍体诱导的形态学标记种子胚斑

aBIOTECH | 中国农科院创制高抗低残留耐草甘膦紫花苜蓿新种

aBIOTECH | 上海市农科院生物所与中国农科院作科所利用小孢子技术创制大麦纯合诱变群体

aBIOTECH | Leon Kochian教授解析培育营养—抗旱性能兼顾作物的根系结构基础

aBIOTECH | 程时锋-豌豆功能基因组与分子育种研究进展与展望

aBIOTECH 评述 | 漫长曲折马铃薯育种路上的平凡英雄

aBIOTECH | 中外科学家聚焦杂草基因组及其育种利用研究进展