水稻ANK重复蛋白OsANK3调控籽粒大小与品质的分子机制及育种价值

来自国内的研究团队通过CRISPR/Cas9技术构建OsANK3基因敲除突变体，揭示该基因通过调控细胞周期相关基因（如OsGBSSI、OsAGPL1）和淀粉代谢通路（OsAmy1A、OsAmy3B），影响水稻籽粒长度、重量及垩白度。该研究为水稻高产优质育种提供了新靶点。

　　

这项研究聚焦水稻(Oryza sativa)中编码锚蛋白重复序列(ankyrin repeat)的OsANK3基因，该基因被质谱分析鉴定为调控稻米垩白度的潜在上游因子。科研团队利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了三个突变体(cr-osank3-2/6/7)，发现OsANK3主要在茎叶组织表达，定位于细胞质和质膜。

有趣的是，敲除OsANK3的水稻植株表现出"增高增重"的表型——株高增加、籽粒长度和千粒重显著提升，但伴随垩白度升高和淀粉品质下降，包括总淀粉含量、直链淀粉(AC)和胶稠度(GC)降低。显微观察发现，突变体颖壳外层细胞的增殖与伸长增强是籽粒变长的细胞学基础。

分子机制研究表明，OsANK3像"交通指挥员"一样调控着细胞周期"红绿灯"基因，同时影响淀粉代谢平衡：下调淀粉合成基因(OsGBSSI、OsAGPL1)，上调淀粉水解酶基因(OsAmy1A、OsAmy3B)。这种"此消彼长"的基因表达模式，最终导致籽粒"大而不实"——尺寸增加却品质下降。

该研究不仅解析了OsANK3通过细胞动力学和淀粉代谢途径调控籽粒发育的双重功能，更为分子设计育种提供了"鱼与熊掌兼得"的理论依据——未来或可通过精细调控该基因表达域，实现高产与优质的协同改良。