近日，我院李东屏教授课题组的研究成果“OsLCD3 interacts with OsSAMS1 to regulate grain size via ethylene/polyamine homeostasis control”在植物学国际权威期刊《The Plant Journal》（中科院一区, IF 7.2）在线发表。该研究报道了水稻中蛋白激酶LCD3与S-腺苷-甲硫氨酸合成酶相互作用，通过调节乙烯/多胺稳态控制籽粒大小。
通过穗型或粒型改良提高水稻等作物产量一直是育种研究关注的热点，对其调控机理的研究可以促进遗传资源在育种中的应用。尽管如此，关于作物籽粒大小遗传调控的分子机制仍然知之甚少。该研究揭示了蛋白激酶（OsLCD3）与S-腺苷-甲硫氨酸合成酶1（OsSAMS1）相互作用并调控水稻籽粒大小的机制。OsLCD3突变体（l3）通过促进小穗壳细胞的扩增，显著增加了小穗的籽粒大小和重量，而其过表达（L3-OE）则产生相反表型，说明OsLCD3对小穗的籽粒大小具有负调控作用。同时sams1籽粒变小而OsSAMS1过表达（SAM1OE）籽粒变大，且l3 sams1双突变体籽粒变小，暗示OsSAMS1在OsLCD3的下游，且OsLCD3通过互作负调OsSAMS1。SAM合成酶参与乙烯和多胺的合成，具有较大籽粒的l3突变体和SAM1OE均表现出较高的乙烯含量但较少的多胺含量。相反，表现出较小籽粒的L3OE和sams1均表现出较低的乙烯但较高的多胺含量。这些结果表明，OsLCD3-OsSAMS1通过影响乙烯/多胺水平来参与调控籽粒大小。
该研究结果为OsLCD3-OsSAMS1调控模块如何调控籽粒大小提供了遗传和分子水平上的证据，表明乙烯/多胺稳态可作为调控籽粒大小和产量的靶点。
李东屏教授和田连福博士为本文共同通讯作者，我院已毕业博士生胡文俐（现为海南师范大学青年教师）为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和“发育生物学与生物育种”湖南省优势特色学科群项目的资助。
（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16788）
图1.lcd3突变体籽粒增大由小穗壳细胞扩张引起