近日，我校国家重点实验室、水稻研究所李双成、邹挺团队在自然指数期刊The Plant Cell发表题为“The SDR1-OsDSK2a-EUI1 Module Orchestrates Plant Height and Multi-Stress Resilience in Rice”（SDR1-OsDSK2a-EUI1模块调控水稻株高与多重胁迫抗性）的研究论文。该研究鉴定了一个新的水稻半矮化基因SDR1，系统揭示其通过与OsDSK2a协同调控EUI1降解，进而通过影响赤霉素（GA）稳态，同步优化水稻株型、抗倒性及胁迫耐受性的新机制。
倒伏是制约水稻安全生产的重大瓶颈，尽管目前已有大量矮杆基因被报道，但可直接用于育种的基因资源依然缺乏。本研究利用化学诱变结合MutMap技术，在籼稻恢复系600R（sd1背景）中鉴定了一个新的半矮秆基因SDR1（SEMI-DWARF RICE 1），SDR1通过互作直接靶向GA失活关键酶EUI1，并介导后者的泛素-蛋白酶体途径降解，进而通过调节GA稳态，实现对株高的控制。研究同时发现，SDR1可与泛素样-泛素结合结构域(UBL-UBA) 蛋白OsDSK2a形成复合物，二者协同促进EUI1的降解过程。
值得关注的是，SDR1突变后，水稻GA含量降低，植株表现半矮化，抗倒性显著增强；同时，突变体的耐盐性与抗病性也得到显著增加，实现了“矮化抗倒”与“多重抗逆”的协同提升。多年的田间试验表明，在中花 11中失活SDR1，植株在高密、高肥栽培条件下的抗倒伏能力显著增强，且籽粒产量实现了同步提升（最高增幅达20%），表明该基因具有重要的应用价值。
综上，该研究系统解析了SDR1-OsDSK2a-EUI1分子模块，明确其通过调控GA稳态精细塑造水稻株型、赋予植株多重逆境耐受性的核心功能；同时，研究亦揭示了一种E3与UBL-UBA蛋白协同调控底物降解的新机制。该结果丰富了植物GA稳态调控和泛素-蛋白酶体降解体系相关的理论认知，也为现代水稻育种提供了具有潜力的操控靶点。
国重实验室2023级博士生李龚文和水稻所青年教师邹挺为该论文共同第一作者，李双成教授为通讯作者。团队李平教授、梁越洋副教授在课题设计与试验开展方面做出重要贡献。该研究得到国家生物育种专项、国家自然基金、四川省自然基金以及国重实验室揭榜挂帅等项目资助。
图：SDR1调控水稻株型、抗倒性及胁迫耐受性的分子机制
文章链接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koag119
