发布人:     发布日期: 2026-05-25    浏览次数:

近日,万建民院士团队在JIPB期刊在线发表了题为“Rice OsTUB1 interacts with OsEB1c and OsEB1a to separately modulate endosperm development and grain size”的论文(https://doi.org/10.1111/jipb.70296)。该研究揭示了水稻微管蛋白OsTUB1通过形成两种功能模块,分别调控籽粒大小和胚乳发育的分子机制。该发现为水稻产量与品质协同提升提供了全新育种靶点,对保障粮食安全具有重要意义。

研究团队在粳稻品种W017诱变群体中发现一个胚乳发育缺陷突变体b336,其籽粒细长且胚乳粉质皱缩。细胞学分析显示,突变体开花后6天仍未完成胚乳细胞化,胚乳细胞数量减少30.7%,淀粉粒形态异常,最终造成灌浆不足和千粒重下降。通过精细定位,团队确定β-微管蛋白OsTUB1发生了F408Y错义突变。该突变表现出显性负效应:突变蛋白不仅自身稳定性降低,还会破坏α-微管蛋白的稳定性,并能与α-微管蛋白结合,最终微管组织排列紊乱。免疫荧光实验进一步观察到,突变体胚乳细胞中出现纺锤体异常、部分染色体迁移滞后及成膜体缺陷等现象,从而直接阻碍了细胞的正常有丝分裂。

机制解析取得双突破:其一,OsTUB1与微管末端结合蛋白OsEB1c协同保障胚乳发育。在突变体中过表达OsEB1c,可显著改善胚乳粉质表型并降低突变蛋白丰度,表明OsEB1c通过“质量控制”机制促进有丝分裂微管有序组装。其二,OsTUB1与同家族蛋白OsEB1a互作调控粒型。OsEB1a基因敲除株系产生与b336相似的长窄粒表型,而b336突变体的周质微管密度下降导致细胞伸长受到抑制。两种EB1蛋白虽功能分化但存在部分冗余,双敲除株系出现更严重的胚乳缺陷表型。

研究团队进一步发现,过表达OsTUB1或OsEB1c可使籽粒增大、千粒重提升。通过解析3,000份水稻种质资源,发现OsTUB1启动子单倍型Hap2比Hap1转录活性高,携带Hap2的种质粒长更长。这为分子标记辅助育种提供了直接靶标(图1)。

图1OsTUB1与OsEB1c和OsEB1a互作分别调控胚乳发育和粒型的分子机制

这项历时五年的研究证实,OsTUB1及其互作蛋白在籽粒发育中具有重要作用。该成果不仅阐明了水稻籽粒发育中的细胞骨架调控机制,也为水稻高产优质育种提供了理论依据与技术方案。

博士生傅玉双和已毕业硕士生胡晓晴为论文共同第一作者,万建民院士和张文伟副教授为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、江苏省种业振兴、生物育种钟山实验室等项目的支持。