近日，我院仲恺青年学者彭国清以第一作者在Molecular Plant（IF=27.5）上发表题为“The E3 ubiquitin ligase CSIT1 regulates critical sterility-inducing temperature by ribosome-associated quality control to safeguard two-line hybrid breeding in rice”的研究论文（https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(23)00287-3），首次揭示了E3泛素连接酶CSIT1通过蛋白质质量控制过程调控水稻温敏雄性不育的不育起点温度的分子机制。
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两系杂交水稻育种是我国科学家首创的育种技术，相比三系杂交水稻育种技术，它具有不受恢保关系限制、配组自由、更加有利于利用杂种优势、育种程序更加简单和成本降低等优势，因而得到了迅速的发展。两系杂交水稻由环境敏感型雄性不育系和恢复系组成。由于水稻温敏雄性不育基因tms5遗传比较稳定，目前95%以上的两系杂交水稻的不育系是利用该基因。温敏雄性不育的不育起点温度（critical sterility-inducing temperature，CSIT）是指雄性育性从可育转变为不育的临界温度，它是保障两系杂交水稻制种安全的关键。然而，许多温敏核雄性不育的不育起点温度偏高或者遗传漂移，在杂交制种时偶遇低温天气可能导致制种失败而造成巨大的经济损失，限制了两系杂交水稻的发展。目前，有关不育起点温度基因的克隆和分子机制尚未有公开报道。
作者通过辐射诱变AnS-1的种子筛选到了两个不育起点温度改变的突变体，分别命名为tms5 csit1-1 和tms5 csit1-2。经过鉴定，tms5 csit1-1 和tms5 csit1-2突变体的表型相似，不育起点温度均从AnS-1的26℃升至32℃。图位克隆和遗传验证显示CSIT1编码一个1,921个氨基酸的RING型E3泛素连接酶，tms5 csit1-1 和tms5 csit1-2是等位突变体。
进一步研究发现CSIT1与80S核糖体互作参与蛋白质质量控制。高温导致AnS-1中过度积累UbL40（含泛素）和蛋白质稳定性降低，可能引起蛋白质质量控制过程过度敏感，CSIT1异常泛素化降解CAT等花粉发育相关蛋白，导致绒毡层和小孢子发育异常；同时，蛋白质量控制过程产生的2,3 -环磷酸化ΔCCA tRNA不能被功能缺失的TMS5加工成能够重新利用的tRNA，直接或者间接的影响花药发育。而在tms5 csit1突变体中，CSIT1的突变导致蛋白质质量控制系统失速，不能过度泛素化这些花粉相关的蛋白，也不能过度积累2,3 -环磷酸化ΔCCA tRNA，导致育性的部分恢复和不育起点温度的上升（图1）。
总之，作者发现CSIT1通过核糖体偶联的蛋白质质量控制过程调节水稻温敏雄性不育系的不育起点温度，为解决水稻两系杂交育种中水稻温敏雄性不育系不育起点温度的选育问题提供了潜在途径。
6402.png（图1 CSIT1的工作模式图）
据悉，彭国清博士以第一作者或者共同第一作者在Molecular Plant（IF27.5）发表研究论文2篇，The Plant Cell（IF11.6）发表研究论文1篇，Plant Cell and Environment（IF7.2）发表研究论文1篇， Plant Physiology and Biochemistry（IF6.5）发表研究论文1篇。
