作者：张正晖、祝蕾
株高、叶夹角和籽粒大小是影响作物产量的重要农艺性状，这些性状在水稻驯化过程中受到强烈的选择，也一直是作物改良的热门目标，其中包括油菜素类内酯(BR)在内的植物激素对于控制植物形态、生物量积累和产量是不可或缺的。BR信号转导的级联反应起始于BR分子与受体激酶OsBRI1的结合，这反过来促进OsBRI1与其相关激酶OsBAK1的结合，形成功能性受体复合物；然后将激活的BR信号转导至BR信号激酶OsBSKs以抑制糖原合酶激酶 OsGSK3家族成员的活性，从而抑制转录因子OsBZR1和OsBES1(也称为OsBZR2)的磷酸化；导致OsBZR1/OsBES1被去磷酸化而解除抑制，激活BR响应基因的转录。在植物生长发育过程中的BR信号传导中，OsGSK3蛋白通过磷酸化多种底物发挥关键作用，然而，GSK3蛋白的稳定性和活性本身是如何调节BR信号的还不清楚。
近日，武汉大学梁允宽教授团队在Journal of Integrative Plant Biology上发表了题为“OsCPL3 is involved in brassinosteroid signaling by regulating OsGSK2 stability”的研究论文，探究了Pol II CTD磷酸酶OsCPL3对OsGSK2的稳定性和活性的调节，由此调控BR信号途径进而影响水稻产量相关的农艺性状。
作者首先通过酵母双杂交(Y2H)、双分子荧光互补(BiFC)与DAPI染色等实验证明了OsCPL3在细胞核内与水稻OsGSK2相互作用。OsCPL3功能的丧失导致OsGSK2丰度增加且OsBZR1水平降低，表明OsCPL3参与调节OsGSK2的稳定性。
突变体表型分析显示OsCPL3参与调节BR介导的植物生长和发育，并且OsCPL3功能的丧失导致对外源BR应用的低敏感性。OsCPL3功能丧失也可对BR相关水稻农艺性状产生影响，cpl3突变体植物植株高度降低，节间变短，颗粒大小缩短，千粒重降低等，这些严重影响作物生产力（图1）。进一步研究表明，OsCPL3可使OsGSK2在Ser-222和Thr-284残基去磷酸化以调节其蛋白更新和激酶活性，进而影响油菜素内酯抗性1 (BZR1)的降解和BR信号传导（图2）。该研究扩展了RNA聚合酶II CTD磷酸酶OsCPL3的作用，揭示了OsCPL3是BR信号通路的关键调节因子，并提出了改善水稻株型和生产力的新途径。
图1.OsCPL3缺失影响水稻的农艺性状
图2.OsCPL3将OsGSK2去磷酸化而维持其稳定性
原文链接：https://doi.org/10.1111/jipb.13311
