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水稻是世界上重要的粮食作物之一，也是亚洲人民的主食。随着人口的增长和耕地面积的减少，提高粮食产量对保障我国粮食安全具有重要意义。水稻产量主要由有效分蘖数、穗粒数和粒重所决定。粒重主要由粒型决定，粒型包括粒长、粒宽和粒厚，是受多基因调控的复杂数量性状。近年来已经克隆了一些调控水稻种子大小的基因，但对其调控的分子机制还知之甚少。 我们实验室发现了一个水稻大粒显性突变体gs1-1D(grain size1-1D)。纯合突变体gs1-1D和杂合突变体gs1-1D/+突变体种子显著增大，株高变矮，穗长变短。细胞学分析表明，gs1-1D和gs1-1D/+突变体种子变化主要取决于细胞数目的变化。gs1-1D和gs1-1D/+与野生型相比一次枝梗数和二次枝梗数都极显著减少，一次枝梗长度显著性缩短，但二次枝梗长度却显著性伸长。通过TAIL-PCR方法鉴定了OsGS1基因，T-DNA插入位点在OsGS1的启动子区，定量PCR表明T-DNA插入激活了OsGS1表达。OsGS1基因编码一个含有coiled-coil结构域的未知功能蛋白。过表达和反义实验表明OsGS1基因正调控水稻种子大小。细胞学分析表明，过表达转基因植株种子变化主要取决于细胞数目和细胞大小的变化。GFP-OsGS1融合蛋白定位于水稻细胞核中。用酵母双杂交的方法筛选水稻幼穗的cDNA文库，发现OsGS1分别与GIP1和GIP2都有很强的互作，体内体外实验证明OsGS1分别与GIP1和GIP2都互作。GIP1编码一种E3泛素连接酶。GIP1和OsGS1的体外泛素化实验证明GIP1可以泛素化OsGS1。GIP2编码了一个bZIP类转录因子。GIP1和GIP2的CRISPR/Cas9的突变体种子显著增大。 综上所述，OsGS1是种子大小的正调节因子，OsGS1与种子大小的负调控因子E3泛素链接酶GIP1和转录因子GIP2互作，GIP1能够泛素化OsGS1，表明OsGS1、GIP1和GIP2三个蛋白可能作用在同一个途径调控水稻种子大小。