籽粒大小是谷类作物的重要产量性状，解析其调控机制对精准育种和提高作物产量至关重要。表观遗传学在植物生长发育中发挥关键作用，但表观遗传修饰尤其是组蛋白乙酰化如何参与水稻籽粒大小调控的分子机制仍不清楚。

 

    近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海、浙江省农科院王俊敏、中国农业科学院刁现民和中国科学院植物所郑雷英等团队合作在The Plant Cell发表题为The LARGE3-OsHDT1 complex controls rice grain size and weight by modulating histone H4 acetylation of OsMKKK10的研究论文，揭示了LARGE3-OsHDT1调控水稻籽粒大小和粒重的新机制。LARGE3编码含有PWWP结构域、两个预测的核定位信号（NLS）和一个LXXLL基序的组蛋白结合蛋白。large3突变体表现为粒长、粒宽及千粒重显著增加，表明LARGE3负调控粒型。细胞学分析表明LARGE3主要通过调控细胞增殖过程影响粒型。进一步研究发现LARGE3与组蛋白去乙酰化酶OsHDT1互作，通过影响水稻组蛋白H4乙酰化水平负调控籽粒长度。LARGE3与OsHDT1的复合体可结合OsMKKK10启动子区域，并通过降低该位点的组蛋白H4乙酰化水平，增加核小体密度，使染色质处于紧密状态，从而抑制该基因表达。重要的是，在谷子中对LARGE3同源基因进行基因组编辑可产生大籽粒并提高产量。这些发现揭示了LARGE3-OsHDT1通过调控OsMKKK10组蛋白H4乙酰化介导籽粒长度的表观遗传调控分子机制，为禾谷类作物高产育种提供了全新靶点。

 

     该研究成果于2026年4月在线发表于The Plant Cell杂志（https://doi.org/10.1093/plcell/koag109）。遗传发育所李云海研究组博士后张国政、浙江省农科院王俊敏、遗传发育所李云海组出站博士后景晓辉、中国农业科学院农作物种质资源中心汤沙为该论文的共同第一作者，遗传发育所李云海研究员、中国科学院植物所郑雷英副研究员、中国农业科学院刁现民研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发等项目资助。

 

LARGE3-OsHDT1调控籽粒大小的工作模型