I en studie som publiceras i Rapporter Cell, Prof. Song Xianjuns grupp från Institute of Botany vid den kinesiska vetenskapsakademin har upptäckt ett gennätverk som ligger till grund för regleringen av fröstorlek i ris.
Forskarna fann att en genetiskt definierad kaskad – OsTIR1–OsIAA10–OsARF4 – spelar en viktig roll för att kontrollera ris kornstorlek, och Tusenkornvikt på kromosom 3 (TGW3) fosforylering av OsIAA10 reglerar egenskapen genom att ändra motsvarande auxinsignalering.
Odlat ris (Oryza sativa L.) är en viktig gröda som föder mer än hälften av världens befolkning. I ris är kornstorlek en viktig agronomisk egenskap som avsevärt påverkar spannmålsutbyte och kvalitet. Dock har få genetiskt definierade vägar för kontroll av kornstorlek rapporterats hittills.
Tillsammans med andra grupper rapporterade forskarna 2018 en stor QTL för kornstorlek och avkastning, kallad TGW3, vars målgen kodar för ett GSK3-liknande proteinkinas. De identifierade sedan det kanoniska auxin/indol-3-ättiksyraproteinet OsIAA10 som en ny interagerande partner för TGW3. Som förväntat har TGW3 förmågan att fosforylera OsIAA10.
Intressant nog, i denna studie identifierade forskarna tre serinställen - Ser68, Ser75 och Ser97 - av OsIAA10 som de viktigaste aminosyrorna som fosforyleras av TGW3 och fann att fosforyleringen av OsIAA10 är involverad i kornstorleksreglering.
Dessutom visade de att TGW3-fosforylering av OsIAA10 främjar ubiquitylering och proteolys av substratet. Mekanistiskt gynnar fosforylering av OsIAA10 dess interaktion med OsTIR1 men hindrar dess association med OsARF4.
Dessutom, genetiska bevis indikerade att en livskraftig OsTIR1–OsIAA10–OsARF4 auxinsignaleringsaxel reglerar riskornstorlek.
"TGW3 kan förmedla brassinosteroidsvaret (BR) och den fysiologiska effekten kan överföras genom den regulatoriska vägen", säger Dr Ma Ming, första författare till studien.
Sammantaget avslöjar dessa fynd en fosforyleringsdriven auxinsignaleringsväg för reglering av fröstorlek i ris, vilket ger användbar information för att förbättra den agronomiska egenskapen i grödor.