缺失OSR结构域功能的GS3蛋白正向调控水稻籽粒大小

水稻种子粒型是影响产量的重要因素。GS3基因是水稻第一个被克隆的粒型基因，主要调控籽粒的粒长和粒重。GS3蛋白包含N端的OSR(Organ size regulation)和C端的Cys-rich功能结构域。GS3基因主要存在4种自然变异类型，分别为GS3-1至GS3-4。其中，GS3-1编码全长GS3蛋白；GS3-2编码的蛋白质插入1个氨基酸；GS3-3导致GS3完整蛋白缺失，表现为籽粒变长；GS3-4编码N端的OSR结构域，表现为籽粒明显变短。截至目前，在水稻自然变异中仍未发现仅编码C端的Cysrich结构域的GS3变异类型，其对籽粒大小的调控也不清楚。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在DNA序列两侧设计靶点删除大片段序列，创制出仅编码C端Cys-rich功能结构域的突变类型gs3-5，并获得纯合突变株系。与受体背景中花11相比，gs3-5纯合突变株系表现为粒长和千粒重增加。上述结果表明OSR结构域是GS3蛋白作为籽粒大小的负调控因子所必需的，为进一步解析OSR结构域对籽粒大小的调控以及探索新的育种改良方法提供了参考。