近日，中國水稻研究所胡培松院士團(tuán)隊在 Nature Communications 期刊在線發(fā)表了題為“OsGATA7 and SMOS1 cooperatively determine rice taste quality by repressing OsGluA2 expression and protein biosynthesis”長篇研究論文，該成果破譯了OsGATA7-SMOS1-OsGluA2分子模塊調(diào)控稻米蒸煮食味品質(zhì)形成的分子機(jī)理。
本研究鑒定到轉(zhuǎn)錄因子OsGATA7參與稻米蒸煮食味品質(zhì)的形成，該基因突變后會顯著改變稻米胚乳的理化性質(zhì)，進(jìn)而改變米飯蒸煮和質(zhì)構(gòu)特性，最終降低了米飯食味值。結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)合分析和生化實驗手段，轉(zhuǎn)錄因子OsGATA7能直接結(jié)合
SMOS1
的啟動子并激活其表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控稻米蒸煮食味品質(zhì)。SMOS1通過招募PRC2復(fù)合物中的LC2蛋白抑制稻米中蛋白質(zhì)合成關(guān)鍵基因 OsGluA2 的表達(dá)，引起 SMOS1 突變體中蛋白質(zhì)含量顯著增加。
圖1. 轉(zhuǎn)錄因子OsGATA7和SMOS1協(xié)同調(diào)控稻米蒸煮食味品質(zhì)
研究表明， OsGATA7 和
SMOS1
過表達(dá)材料水稻種子中蛋白質(zhì)含量均顯著下降，同時改善了米飯的蒸煮特性和質(zhì)構(gòu)特性，進(jìn)而提升了米飯食味綜合評分，表明
OsGATA7 和 SMOS1 是稻米蒸煮食味品質(zhì)形成的正向調(diào)控因子。利用 OSGATA7
和 SMOS1 突變體材料，通過雜交方法創(chuàng)制雙突材料，其稻米蒸煮食味品質(zhì)評價相關(guān)參數(shù)均與
SMOS1
單突保持一致，進(jìn)一步明確OsGATA7通過直接調(diào)控
SMOS1
的表達(dá)影響稻米蒸煮食味品質(zhì)的形成。
圖2. SMOS1單倍型分析、遺傳材料創(chuàng)制及食味品質(zhì)評價
利用網(wǎng)上公布的3K水稻種質(zhì)資源對 SMOS1 和
OsGATA7
進(jìn)行單倍型分析，鑒定到相應(yīng)優(yōu)異單倍型 OsGATA7 Hap1 和 SMOS1 Hap1 ，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)含量降低和米飯食味值提升。此外，我們還鑒定到 OsGluA2 的優(yōu)異單倍型 OsGluA2 LET 。最后，我們創(chuàng)制了3個目標(biāo)基因優(yōu)異單倍型滲入系材料，并完成稻米食味品質(zhì)評價分析。本研究闡明OsGATA7-SMOS1-OsGluA2模塊調(diào)控稻米蒸煮食味品質(zhì)形成的分子機(jī)制，將為稻米食味品質(zhì)改良提供了新的理論依據(jù)和基因資源。
該研究得到中央公益性科研院所基礎(chǔ)研究基金、中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程、浙江省自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金、農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計劃、黑龍江省前沿農(nóng)業(yè)科學(xué)項目、云南省科技項目的資助。博士研究生曹妮為第一作者，博士生周蔚和趙鳳利副研究員為論文共同第一作者，胡培松院士為通訊作者，邵高能研究員和唐紹清研究員為共同通訊作者。
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58823-1
來源丨中國水稻研究所
