东北地理所在水稻BR信号调控及osmapk6弱突变体创制方面取得新进展
油菜素甾醇（brassinosteroids，BRs）是一类重要的植物激素，在调控植物生长发育和逆境适应过程中发挥关键作用。在水稻中，BR 信号强度与株型建成及籽粒发育密切相关：BR 信号减弱通常导致叶夹角减小、植株矮化和籽粒变小，而BR 信号增强则可促进叶夹角和籽粒增大。因此，精确调控BR 信号的激活与衰减，对于维持水稻正常生长发育、优化株型及促进产量形成具有重要意义。然而，BR 信号通路如何通过多层次调控机制实现信号强度的动态平衡，以及是否存在其它他调控回路以实现信号的快速、精准调节，仍有待深入阐明。
该研究发现，OsGSK2与OsBSK3发生存在相互作用，且OsGSK2能够可直接磷酸化OsBSK3，并鉴定出六个关键磷酸化位点，分别为：Thr-55、Ser-56、Ser-65、Thr-221、Thr-321 和Ser-336。进一步研究发现，OsGSK2 介导的磷酸化会削弱OsBSK3对OsGSK2 激酶活性的抑制作用。遗传学分析显示，过表达野生型OsBSK3或磷酸化缺陷型OsBSK3SA均可显著增强水稻对BR 的响应，表现为叶夹角和籽粒增大，并完全回补osbsk3突变体的发育缺陷。相比之下，过表达磷酸化模拟型OsBSK3SD则导致BR 信号响应减弱，表现为叶夹角直立、籽粒变小和株高降低。
图1. OsGSK2介导的OsBSK3磷酸化降低水稻BR信号反应
基于上述研究结果，研究团队提出了“OsGSK2-OsBSK3环路调控水稻BR信号”的工作模型：当BR信号激活时，OsBSK3抑制OsGSK2的激酶活性，从而促进下游转录因子OsBZR1 发挥功能；与此同时，OsGSK2活性降低，导致其对OsBSK3的磷酸化减少，使OsBSK3得以持续发挥对OsGSK2的抑制作用，从而维持BR信号输出。当BR信号减弱时，OsGSK2磷酸化并抑制OsBSK3活性，进而削弱OsBSK3对OsGSK2的抑制作用，使OsGSK2 维持较高活性，促进BR 信号衰减。该环路如同一个“分子安全阀”和“动态刹车”，既能促进BR信号激活，又可防止信号过度，确保维持水稻BR信号稳态平衡。该研究不仅深化了对水稻BR信号精细调控机制的认识，也为通过分子设计改良水稻叶夹角、株型和粒型等产量相关性状提供了重要基因资源和理论依据。
图2. OsGSK2-OsBSK3环路精细调控水稻BR信号的分子模型
相关成果于近期发表于植物科学类在国际顶级期刊《Plant physiology》上发表。中国科学院东北地理与农业生态研究所田晓杰副研究员为论文第一作者和共同通讯作者，卜庆云研究员为通讯作者。在读研究生张微、付琳丽、王新晨、陈春晓和金欣也参与了本项研究工作。该研究得到国家自然科学基金（32441024、32572315）、黑龙江省重点研发计划（2025ZX04B02）、龙江科技英才春雁支持计划（2022CYQN0312）等项目的资助。
二、引导编辑创制osmapk6弱突变体
OsMAPK6在水稻生长发育和及逆境胁迫响应过程中发挥着重要作用。然而，OsMAPK6功能丧失型突变会导致胚胎致死，难以获得纯合突变体，严重制约了限制了对其生物学功能的深入研究。尽管已有弱突变体dsg1虽为解析OsMAPK6的功能提供了重要的遗传材料，但其结实率较低，限制了该材料其在精细遗传分析中的应用。
该研究利用引导编辑技术，对OsMAPK6蛋白C末端进行多位点精准编辑，成功创制了一系列具有不同程度C端截短程度不同的osmapk6弱突变体。研究发现，osmapk6(379)和osmapk6(383)突变体表现出与dsg1相似的表型缺陷，而osmapk6(386)突变体在保留一定发育缺陷的同时，结实率显著提高。通过对不同突变体开展系统开展的表型鉴定与蛋白功能分析，研究团队进一步揭示了OsMAPK6蛋白C末端不同程度截短对水稻生长发育、逆境胁迫响应及蛋白功能的影响。，为深入解析OsMAPK6功能及遗传研究提供重要的遗传资源。
相关成果于近期在发表于农林科学类国际期刊《Rice Science》上发表。中国科学院东北地理与农业生态研究所硕士研究生张微为论文第一作者，田晓杰副研究员为通讯作者，卜庆云研究员提供了重要的指导和帮助。该研究得到了国家自然科学基金生物育种专项（32441024）、黑龙江省重点研发计划（2025ZX04B02）、龙江科技英才春雁支持计划（2022CYQN0312）的资助。
图3.osmapk6弱突变体的生长发育及苗期冷胁迫表型
论文信息：
论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag767
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rsci.2026.02.006
附件下载：
