20世紀60年代綠色革命期間，利用Rht-B1b和Rht-D1b半矮化等位基因，降低小麥株高，產(chǎn)生半矮化表型，提高了小麥抗倒伏能力和收獲指數(shù)，從而實現(xiàn)了小麥的增產(chǎn)。然而，穩(wěn)定的Rht-B1b蛋白如何被激活或調(diào)控實現(xiàn)降低小麥株高的分子基礎(chǔ)仍然未知。
科研人員篩選到一個矮稈、葉片直立生長的小麥突變體，通過對該突變體的分析，克隆到功能獲得性GSK3等位基因；該突變體表現(xiàn)出對植物激素油菜素內(nèi)酯不敏感表型，表明GSK3參與調(diào)控小麥油菜素內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導途徑。進一步研究發(fā)現(xiàn)GSK3激酶可以與小麥綠色革命蛋白Rht-B1b相互作用并介導蛋白磷酸化，進而降低小麥株高。該研究是小麥綠色革命分子基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的一個重要進展，揭示了Rht-B1b蛋白磷酸化調(diào)控的分子機制：Rht-B1b蛋白不僅需要逃避赤霉素誘導的蛋白降解，還需要GSK3介導的磷酸化來增強其活性和穩(wěn)定性，才能發(fā)揮其降低小麥株高的生物學功能。該研究為小麥株型遺傳改良提供了理論基礎(chǔ)和新思路。
該研究得到國家自然科學基金、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程等項目的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad090
2023年4月7日
來源：中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所
