研究發(fā)現(xiàn)一條細(xì)胞分裂素信號(hào)通路調(diào)控水稻籽粒大小

來(lái)源：鄭州天順食品添加劑有限公司發(fā)布時(shí)間：2021-09-29 13:26:19 關(guān)注： 0 次

標(biāo)簽： 中國(guó) , 水稻 , 生物 , 磷酸 , 蛋白

　　經(jīng)典的細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)取決于組氨酸蛋白激酶蛋白激酶HK、組氨酸硫酸銨轉(zhuǎn)移酶HP，及其細(xì)胞分裂素回應(yīng)因素RR中的組氨酸（H）和天冬氨酸（D）中間磷酸基團(tuán)的遷移，殊不知這一硫酸銨無(wú)線中繼（phosphorelay）全過(guò)程管控的分子結(jié)構(gòu)體制仍尚需研究。在稻谷中，細(xì)胞分裂素能夠明顯管控穗粒數(shù)，但對(duì)粒重或子粒尺寸的控制作用尚不清楚。

　　中科院基因遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究室研究者儲(chǔ)成材課題組、研究者張勁松/陳受宜課題組和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究者童紅寧課題組協(xié)作發(fā)覺(jué)，操縱子粒尺寸的PPKL1是細(xì)胞分裂素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)新成分，PPKL1的D364位點(diǎn)根據(jù)誘惑細(xì)胞分裂素硫酸銨遷移蛋白質(zhì)AHP2上的磷酸基團(tuán)，減少?gòu)腁HP2向細(xì)胞分裂素回應(yīng)因素RR21蛋白質(zhì)的硫酸銨無(wú)線中繼高效率，抑止稻谷子粒生長(zhǎng)發(fā)育（如圖所示）。

　　科學(xué)研究員工根據(jù)規(guī)模性誘變，挑選到一個(gè)粒大突變體s48并復(fù)制了突變體遺傳基因PPKL1，發(fā)覺(jué)其與以前新聞報(bào)道的操縱稻谷子粒尺寸的遺傳基因GL3.1在同一位點(diǎn)突變，但造成了碳水化合物的差異轉(zhuǎn)變。與RR蛋白質(zhì)相近，PPKL1可與AHP2蛋白質(zhì)立即互作，而且D364位點(diǎn)所在地與RR蛋白質(zhì)的磷酸基團(tuán)接納域碳水化合物構(gòu)成和編碼序列十分相似，殊不知D364并無(wú)法像RR蛋白質(zhì)一樣接受磷酸基團(tuán)。當(dāng)PPKL1-D364存有時(shí)，AHP2向RR21的硫酸銨無(wú)線中繼高效率急劇減少，而D364基因突變后對(duì)硫酸銨無(wú)線中繼沒(méi)有危害，相對(duì)應(yīng)地子粒明顯擴(kuò)大。PPKL1-D364很有可能做為細(xì)胞分裂素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的重要抑止子，防止稻谷子粒的過(guò)于生長(zhǎng)發(fā)育。

　　稻谷中PPKL大家族包括三個(gè)組員，均能影響細(xì)胞分裂素硫酸銨無(wú)線中繼數(shù)據(jù)信號(hào)，具備沉余作用。PPKL1-D364的基因突變?nèi)笔Я藢?duì)硫酸銨無(wú)線中繼的控制作用，但因?yàn)榛蛲蛔兊鞍踪|(zhì)仍占有與AHP2互作部位，進(jìn)而根據(jù)顯性基因負(fù)管控體制構(gòu)成型激話細(xì)胞分裂素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)，造成子粒明顯擴(kuò)大。科學(xué)研究以小麥品種空育131為原材料，對(duì)D364所在地開(kāi)展原點(diǎn)基因編輯技術(shù)，得到好幾個(gè)非移碼突變基因型，可不一樣水平地?cái)U(kuò)大子粒，而且與D364基因突變一樣均為半顯性基因，一部分基因型可明顯高產(chǎn)。該探討中，科學(xué)研究工作人員共研制了千粒重從20g到38g逐漸遍布的稻谷原材料，暗示著PPKL1在農(nóng)作物精確設(shè)計(jì)方案繁育中有著比較大運(yùn)用發(fā)展?jié)摿Α?/div>

　　PPKL大家族是油菜子素內(nèi)酯主轉(zhuǎn)錄因子中的關(guān)鍵成分，其羧基端的磷酸酶地區(qū)對(duì)油菜子素內(nèi)酯數(shù)據(jù)信號(hào)傳送是必不可少的。D364位點(diǎn)坐落于羥基端，其對(duì)細(xì)胞分裂素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的抑止并不依賴于磷酸酶活力，暗示著PPKL1很有可能受體了兩個(gè)植物生長(zhǎng)激素間的相互影響，為了解油菜子素內(nèi)酯管控細(xì)胞分裂的作用保證了案件線索。PPKL大家族蛋白質(zhì)對(duì)細(xì)胞分裂素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)抑制效果的作用結(jié)構(gòu)域掩藏在油菜子素內(nèi)酯數(shù)據(jù)信號(hào)成分中，挖掘并充分利用其對(duì)農(nóng)作物開(kāi)展分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案改進(jìn)具備運(yùn)用使用價(jià)值。

　　有關(guān)科研成果以A Cryptic Inhibitor of Cytokinin Phosphorelay Controls Rice Grain Size問(wèn)題，線上發(fā)布在Molecular Plant上?？茖W(xué)研究工作中獲得自然科學(xué)基金等的支助。