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科技日報記者 馬愛平 通訊員 衛斐
近日，中國農業科學院作物科學研究所小麥基因資源發掘與利用創新團隊克隆了小麥矮稈基因GSK3，并揭示了該基因通過編碼蛋白激酶磷酸化小麥綠色革命蛋白Rht-B1b來降低株高的分子機制，為小麥株型遺傳改良提供了新思路。相關研究成果在線發表于《植物細胞》（《Plant Cell》）上。
20世紀60年代綠色革命期間，利用Rht-B1b和Rht-D1b半矮化等位基因，降低小麥株高，產生半矮化表型，提高了小麥抗倒伏能力和收獲指數，從而實現了小麥的增產。然而，穩定的Rht-B1b蛋白如何被激活或調控實現降低小麥株高的分子基礎仍然未知。
圖為小麥綠色革命蛋白Rht-B1b磷酸化調控的分子機制。中國農業科學院作物科學研究所供圖
科研人員篩選到一個矮稈、葉片直立生長的小麥突變體，通過對該突變體的分析，克隆到功能獲得性GSK3等位基因；該突變體表現出對植物激素油菜素內酯不敏感表型，表明GSK3參與調控小麥油菜素內酯信號轉導途徑。進一步研究發現GSK3激酶可以與小麥綠色革命蛋白Rht-B1b相互作用并介導蛋白磷酸化，進而降低小麥株高。該研究是小麥綠色革命分子基礎研究領域的一個重要進展，揭示了Rht-B1b蛋白磷酸化調控的分子機制：Rht-B1b蛋白不僅需要逃避赤霉素誘導的蛋白降解，還需要GSK3介導的磷酸化來增強其活性和穩定性，才能發揮其降低小麥株高的生物學功能。該研究為小麥株型遺傳改良提供了理論基礎和新思路。
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