我国科学家克隆小麦矮秆基因GSK3

科技日报记者 马爱平 通讯员 卫斐

近日，中国农业科学院作物科学研究所小麦基因资源发掘与利用创新团队克隆了小麦矮秆基因GSK3，并揭示了该基因通过编码蛋白激酶磷酸化小麦绿色革命蛋白Rht-B1b来降低株高的分子机制，为小麦株型遗传改良提供了新思路。相关研究成果在线发表于《植物细胞》（《Plant Cell》）上。

20世纪60年代绿色革命期间，利用Rht-B1b和Rht-D1b半矮化等位基因，降低小麦株高，产生半矮化表型，提高了小麦抗倒伏能力和收获指数，从而实现了小麦的增产。然而，稳定的Rht-B1b蛋白如何被激活或调控实现降低小麦株高的分子基础仍然未知。

图为小麦绿色革命蛋白Rht-B1b磷酸化调控的分子机制。中国农业科学院作物科学研究所供图

科研人员筛选到一个矮秆、叶片直立生长的小麦突变体，通过对该突变体的分析，克隆到功能获得性GSK3等位基因；该突变体表现出对植物激素油菜素内酯不敏感表型，表明GSK3参与调控小麦油菜素内酯信号转导途径。进一步研究发现GSK3激酶可以与小麦绿色革命蛋白Rht-B1b相互作用并介导蛋白磷酸化，进而降低小麦株高。该研究是小麦绿色革命分子基础研究领域的一个重要进展，揭示了Rht-B1b蛋白磷酸化调控的分子机制：Rht-B1b蛋白不仅需要逃避赤霉素诱导的蛋白降解，还需要GSK3介导的磷酸化来增强其活性和稳定性，才能发挥其降低小麦株高的生物学功能。该研究为小麦株型遗传改良提供了理论基础和新思路。