The phytohormone cytokinin (CK) positively regulates the activity of the inflorescence meristem (IM). Cytokinin oxidase 2/Grain number 1a (OsCKX2/Gn1a)-mediated degradation of CK in rice (Oryza sativa L.) negatively regulates panicle grain number, whereas DENSE AND ERECT PANICLE 1 (DEP1) positively regulates grain number per panicle (GNP). However, the detailed regulatory mechanism between DEP1 and OsCKX2 remains elusive. Here, we report the GRAS (GIBBERELLIN ACID INSENSITIVE, REPRESSOR OF GA1, and SCARECROW) transcription factor GRAIN NUMBER ASSOCIATED (GNA), previously thought to be involved in the Brassinosteroids (BRs) signaling pathway, directly inhibits OsCKX2 expression in the IM through a DEP1-GNA regulatory module. Overexpressing GNA leads to increased CK levels and consequently higher branch number, GNP, and yield. Both DEP1 and dep1 enhance the inhibitory effect of GNA on OsCKX2 expression through interacting with GNA. GNA promotes the translocation of DEP1 to the nucleus, while the gain-of-function mutant dep1 translocates into the nucleus in the absence of GNA. Our findings provide insight into the regulatory mechanism underlying OsCKX2 and a strategy to improve rice yield.

中文翻译：

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DENSE AND ERECT PANICLE1-GRAIN NUMBER ASSOCIATED 模块通过抑制细胞分裂素氧化酶 2 表达来提高水稻产量


植物激素细胞分裂素 （CK） 正向调节花序分生组织 （IM） 的活性。细胞分裂素氧化酶 2/粒数 1a （OsCKX2/Gn1a） 介导的水稻 （Oryza sativa L.） 中 CK 的降解负向调节穗粒数，而浓密直立的穗 1 （DEP1） 正向调节每穗粒数 （GNP）。然而，DEP1 和 OsCKX2 之间的详细调节机制仍然难以捉摸。在这里，我们报道了 GRAS （赤霉素酸不敏感、GA1 阻遏物和稻草人） 转录因子 GRAIN NUMBER ASSOCIATED （GNA），以前被认为参与油菜素类固醇 （BRs） 信号通路，通过 DEP1-GNA 调节模块直接抑制 IM 中的 OsCKX2 表达。过表达 GNA 导致 CK 水平增加，从而增加分支数、GNP 和产量。DEP1 和 dep1 均通过与 GNA 相互作用增强 GNA 对 OsCKX2 表达的抑制作用。GNA 促进 DEP1 易位到细胞核，而功能获得性突变体 dep1 在没有 GNA 的情况下易位到细胞核中。我们的研究结果为 OsCKX2 的调控机制和提高水稻产量的策略提供了见解。