LARGE1通过竞争性结合PGL2调控APG转录活性精细调控水稻粒型的新机制

《The Plant Journal》：The LARGE1 controls grain size by repressing the interaction between PGL2 and APG in rice

本文揭示了水稻粒型调控新机制：RNA结合蛋白LARGE1通过竞争性结合非典型bHLH蛋白PGL2，解除PGL2对转录因子APG的抑制作用，从而调控籽粒大小。该研究首次发现GSK2-LARGE1-PGL2/APG信号模块通过HLH-bHLH转录调控复合物动态平衡粒型发育，为作物高产育种提供了新靶点。（编辑推荐：这项工作阐明了RNA结合蛋白与转录因子互作的新范式，为谷物产量改良提供了重要理论依据。）

　　

LARGE1通过竞争性结合PGL2调控APG转录活性

水稻粒型是决定产量的关键农艺性状。本研究发现在GSK2激酶调控下游，RNA结合蛋白LARGE1通过其C端RRM结构域直接结合非典型bHLH蛋白PGL2。实验证明LARGE1与PGL2在酵母、烟草和水稻体内外均存在直接互作。

LARGE1竞争性抑制PGL2与APG的相互作用

典型bHLH转录因子APG作为粒型负调控因子，可与PGL2形成异源二聚体。体外pull-down和荧光互补实验显示，LARGE1通过竞争结合PGL2，显著抑制PGL2-APG复合物形成。双荧光素酶报告系统验证，LARGE1能解除PGL2对APG转录激活活性的抑制。

LARGE1-PGL2-APG模块调控粒型发育的遗传证据

遗传分析表明，pgl2-cri突变体可部分抑制large1-1突变体的大粒表型。GSK2-RNAi;pgl2-cri双突变体粒长增幅较pgl2-cri单突变体减少2.03%，证明三者存在遗传上位关系。RNA-seq分析发现large1-1与PGL2-OE株系共有1903个差异表达基因重叠，包括BR信号通路关键因子OsBZR1、DLT等。

APG直接激活OFP3转录的分子机制

染色质免疫沉淀实验证实APG能结合OFP3启动子区的N-box顺式元件（CACGCG/CACGAG）。双荧光素酶报告系统显示APG过表达使OFP3启动子活性提升3.8倍，而OFP3作为粒型负调控因子，其表达在large1-1和PGL2-OE中均显著下调。

讨论与展望

本研究首次揭示RNA结合蛋白LARGE1通过竞争性调控HLH-bHLH转录复合物影响粒型的新机制。该发现拓展了人们对转录-转录后调控网络协同作用的认识，为作物籽粒性状改良提供了新策略。