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作者:童红宁等 来源:《分子植物》 发布时间:2021/10/11 13:19:11
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细胞分裂素信号调控新机制抑制水稻籽粒大小

 

近日,明升官网农业明升体育app院作物明升体育app研究所水稻分子设计技术与应用创新团队与国内其他科研单位合作,鉴定到一个细胞分裂素信号新组分PPKL1。他们发现,PPKL1通过引诱但不接纳细胞分裂素磷酸转移蛋白AHP2上的磷酸基团,干扰信号传递效率,从而抑制水稻籽粒大小,并以此建立了一套水稻籽粒大小精准设计系统。该研究结果在线发表在《分子植物》上。

据研究员童红宁介绍,植物中经典的细胞分裂素信号转导依赖于组氨酸受体激酶,组氨酸磷酸转移蛋白,以及细胞分裂素响应因子RR之间磷酸基团的转移,然而这一磷酸中继过程调控的分子机制仍知之甚少。在水稻中,细胞分裂素可以显著调控穗粒数,而对粒重或籽粒大小的调控功能也不清楚。

研究人员通过大规模诱变,筛选到一个大粒显性突变体并克隆了突变体基因PPKL1。与RR蛋白类似,PPKL1可与AHP2蛋白直接互作,并通过模仿RR蛋白功能区与其竞争AHP2的磷酸基团,导致磷酸中继效率大幅降低。当此功能区位点突变后则丧失了对信号传递的影响,籽粒显著增大。研究人员以优质水稻品种空育131为材料,针对该功能区进行基因编辑,获得多个可不同程度增大籽粒的基因型,部分可显著增产。研究人员共创制了千粒重从20g到38g渐次分布的水稻材料,从而建立了一套水稻籽粒大小精准设计系统。该研究发现,PPKL家族蛋白对细胞分裂素信号的抑制作用可能是一个古老的功能,其功能位点隐藏在甾醇类激素油菜素内酯信号组分中,发掘并利用其对作物进行分子设计改良具有重大应用价值。

该研究得到了国家自然明升体育app基金和明升官网农科院科技创新工程等项目资助。(来源:明升官网明升体育app报 李晨 卫斐)

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