水稻是重要的粮食作物，籽粒大小和粒重是影响作物产量的重要因素。因此，挖掘调控水稻籽粒大小和粒重的关键基因并解析其分子机制，对于提高水稻产量具有重要的利用价值和指导意义。

 

    近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组与内蒙古大学张丽敏研究员合作在The Plant Journal发表题The LARGE1 controls grain size by repressing the interaction between PGL2 and APG in rice的研究论文，揭示了GSK2-LARGE1-PGL2/APG调控水稻籽粒大小和粒重的新机制。李云海团队前期报道了一个调控水稻籽粒大小和粒重的负调控因子LARGE1，该因子可被激酶GSK2磷酸化,但LARGE1如何调控籽粒大小和粒重的分子机制仍不清楚（Lyu et al., 2020，The plant cell）。本研究进一步发现，LARGE1可与一个正调控籽粒大小的蛋白PGL2相互作用。PGL2编码一种非典型的非DNA结合型HLH蛋白。生化分析表明，PGL2能够与籽粒大小的负调控因子APG结合。APG编码一个典型的DNA结合型bHLH蛋白。PGL2通过与其形成异源二聚体，抑制APG的转录激活活性。与此同时，LARGE1可竞争性结合PGL2，阻止PGL2与APG形成异源二聚体，从而解除PGL2对APG转录活性的抑制。该研究系统阐明了GSK2-LARGE1-PGL2/APG通路调控水稻籽粒大小和粒重的新机制，为提高水稻产量提供了重要的理论依据和基因资源。

 

    该研究成果于2026年1月在线发表于The Plant Journal杂志（https://doi.org/10.1111/tpj.70674）。李云海研究组出站博士后刘亚培为该论文的第一作者，遗传发育所李云海研究员和内蒙古大学张丽敏研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家基金委面上项目资助。

 

GSK2-LARGE1-PGL2/APG通路调控水稻籽粒大小和粒重的工作模型