摘要
背景/目的：FK506结合蛋白（FKBPs）在植物的蛋白质折叠、信号传导和胁迫响应中发挥作用。OsGREA（OsFKBP12）与氨基酸通透酶OsAAP6相互作用，后者是籽粒蛋白质含量的关键调控因子，但OsGREA自身在水稻产量和籽粒品质中的作用尚不清楚。我们旨在明确OsGREA的功能及其自然变异。方法：利用CRISPR/Cas9技术在粳稻品种中花11中构建了两个OsGREA敲除株系，并与野生型在基因表达、农艺性状、籽粒品质、稃片细胞学、灌浆及胚乳蛋白质组等方面进行比较。在533份种质资源中进行了单倍型分析。结果：OsGREA呈组成型表达，在叶片中表达量最高。敲除株系的结实率和单株产量提高，但千粒重降低。其籽粒变短变窄，外稃细胞更小且数量更少，早期灌浆速度减慢。突变体籽粒的总蛋白质、氨基酸和游离脂肪酸含量降低，糊化温度降低，而淀粉含量和加工品质未变。蛋白质组学分析显示突变体胚乳中有238个差异表达蛋白，富集于氨基酸和碳水化合物代谢以及内质网蛋白质加工通路，储藏蛋白基因包括GluA2和GluB1表达下调。五个主要单倍型显示出籼稻-粳稻分化；粳稻优势单倍型Hap1与更大的粒宽、粒厚和粒重相关。结论：OsGREA通过稃片细胞发育、灌浆和储藏蛋白积累同时影响产量构成因素和籽粒品质。其功能丧失可提高单株产量，但降低籽粒大小和籽粒蛋白质含量。OsGREA和Hap1是基因编辑和分子标记辅助育种的潜在靶点。
