水稻籽粒发育过程中，外部颖片和内部颖果的不平衡生长通常导致颖果产生缺口，其特征是成熟颖果腹侧有可变长度的V型裂纹。研究表明，约有6%的水稻种质材料产生V型裂纹颖果，而在大籽粒水稻种质材料中，这一比例达16%。过量使用化肥、灌浆期温度变化异常等环境因素诱导颖果产生V型裂纹。颖果V型裂纹导致稻米垩白增加和整精米率降低，影响水稻产量和品质。因此，揭示稻米V型裂纹的分子细胞学机制对于水稻生产具有重要意义，而目前对此机制尚缺乏了解。
中国科学院植物研究所王台研究组利用Small and notched grain（Sng）突变体解析了颖果V型裂纹产生的分子细胞学机制。研究发现：水稻颖片细胞与颖果细胞的伸长方向是相互垂直的，而颖片细胞与器官相向伸长，颖果细胞与器官以相互垂直的方向伸长；颖片和颖果细胞在正交方向上伸长的独特布局是颖果产生V型裂纹的重要细胞学基础。结果显示，Sng编码一个422位精氨酸突变为组氨酸的α-微管蛋白突变体。这个点突变影响了突变蛋白与β-微管蛋白的结合能力和杂合二聚体的形成，从而降低了微管的稳定性和微管的横向定向。这种微管动态的异常降低了颖片与颖果的细胞长度，但增加了它们的细胞宽（高）度，导致颖果变长和颖片变短，从而产生裂纹颖果。该研究阐明了颖果V型裂纹产生的细胞学基础，揭示了α-微管蛋白的点突变引起水稻颖果V型裂纹的分子机制，对水稻高产优质品种培育和栽培有重要意义。
8月24日，相关研究成果在线发表在《新植物学家》（New Phytologist）上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项和国家重点研发计划的支持。清华大学科研人员参与研究。
日期：2023-09-04
