水稻是全球超过一半人口的主食🪥🍁，随着人口的增长和农业用地的减少，提高水稻产量成为当务之急🔃。水稻产量受株型、穗型和粒型等多性状综合影响，这些性状由复杂的调控网络控制。然而🙌，这些农艺及产量性状往往是此消彼长的，寻找协同调控各个性状、提升最终产量的核心基因至关重要。另外，为了进一步提高产量，需要解析影响主要产量相关成分的复杂遗传网络🔎，突破产量性状之间的耦合瓶颈🏃🏻♀️，实现协同改良👔。
2025年2月19日🎖，罗小金课题组在Plant Biotechnology Journal杂志上发表了题为“OsMAPKKK5 Affects Brassinosteroid Signal Transduction via Phosphorylating OsBSK1-1 and Regulates Rice Plant Architecture and Yield”的研究论文。该研究揭示了OsMAPKKK5通过磷酸化水稻油菜素内酯（BR）信号细胞膜受体OsBSK1-1⛰，抑制BR信号传导，从而调控水稻株型和产量的分子遗传机制。
研究团队前期挖掘到一个产量相关基因OsMAPKKK5🧑🏻🦳。利用CRISPR/Cas9技术敲除了水稻品种Bing1B中的OsMAPKKK5基因🕹，发现敲除株系的水稻株高👩🏽、分蘖数🪟、单株产量和籽粒大小均显著增加🛀🏼。而OsMAPKKK5过表达水稻株系的表型相反🚗，表明OsMAPKKK5在水稻株型和籽粒发育中起到了负调控作用。
通过体内🏚、体外的蛋白免疫实验，研究团队证实了OsMAPKKK5与OsBSK1-1之间直接相互作用🖐。进一步的研究表明📔，OsMAPKKK5通过磷酸化OsBSK1-1，增强了二者之间的相互作用🤛🏼，但削弱了OsBSK1-1与OsBRI1（水稻BR信号起始受体）和OsPPKL1（水稻BR信号中间激酶）之间的相互作用，从而抑制了BR信号的传导，最终阻止了OsBZR1（水稻BR信号终端转录因子）在BR的作用下进入细胞核的过程，进而影响了其作为转录因子调控下游基因的功能👣。该研究报道了OsMAPKKK5通过调控BR信号通路影响水稻株型和产量的分子机制👨🏼🍼，揭示了MAPK级联与BR信号通路共同参与产量性状调控的协调机制；通过敲除或利用功能缺失的OsMAPKKK5等位基因，有望进一步改良水稻的产量和株型😅，为水稻高产育种提供了理论依据和基因资源。
图注🫒：OsMAPKKK5和OsBSK1-1调控水稻株高和产量性状的分子机制
杏鑫博士生严佩雯和青年副研究员王莹为本文共同第一作者🧑🏼🚀，罗小金研究员为通讯作者。上海市农科院曹黎明研究员团队、已毕业硕士生朱瑜、博士生马福盈等也参与了该项工作。本研究得到了上海市教委科研创新计划重大项目、上海市东方英才（乡村振兴）拔尖人才项目和国家自然科学基金资助。