作者:周奕华等 来源:《植物细胞》 发布时间:2012-1-17 9:09:30
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研究解析水稻叶夹角调控分子机理
 
来自中科院遗传与发育生物学研究所,华中农业大学的研究人员发表了题为“Increased Leaf Angle1, a Raf-Like MAPKKK That Interacts with a Nuclear Protein Family, Regulates Mechanical Tissue Formation in the Lamina Joint of Rice”的文章,首次报道了ILA1介导的信号途径调控叶枕部位机械组织形成的新机制,这一水稻叶夹角调控的分子机理新成果公布在植物学研究权威期刊《植物细胞》(The Plant Cell)杂志上。
 
文章的通讯作者是遗传与发育研究所的周奕华研究员,这项研究由周奕华研究组与华中农业大学熊立仲课题组合作完成,熊立仲课题组宁婧和遗传发育所周奕华课题组张保才为该论文的共同第一作者。这项研究得到了国家自然科学基金和863项目的资助。
 
细胞壁是由纤维素、半纤维素和果胶构成的复杂多糖网络结构,为植物体提供机械支撑。水稻细胞壁研究对于抗倒伏等农艺性状的改良具有重要意义。水稻叶片夹角是影响产量的重要农艺性状,直立的叶片可显著提高光合效率和植株密植度,进而增加产量。目前已报道的调控水稻叶片夹角的基因多与油菜素内酯或其他激素引起的细胞增殖或膨大有关,对细胞壁调控叶夹角的作用机制还知之甚少。
 
在这篇文章中,研究人员对一叶片夹角增大的水稻突变体开展研究,发现突变体叶枕部位机械组织显著变小、细胞壁主要成分纤维素和木聚糖含量下降,导致叶枕部位机械强度下降、叶夹角增大,但对油菜素内酯的反应正常。研究表明,突变体表型是由MAPKKK家族C组成员ILA1基因的T-DNA插入突变引起。酶活实验确定ILA1具有丝氨酸\苏氨酸激酶活性。
 
亚细胞定位研究发现,ILA1主要定位于细胞核内,而且在叶枕的维管束中表达量较高。酵母两杂交鉴定出6个与ILA1相互作用的未知功能的蛋白IIP,并得到了BiFC和CoIP实验的验证。体外磷酸化实验证明,ILA1可直接磷酸化互作蛋白IIP4。芯片分析发现多个细胞壁合成关键基因的表达在突变体中显著下调。
 
这一研究发现ILA1介导的信号途径调控叶枕部位机械组织的形成,是尚未报道过的调控水稻叶片夹角的新机制。
 
周奕华研究组去年还在PNAS杂志上发表文章,发现了细胞壁合成底物运送的新机理,为解析细胞壁生物合成的生化和生物学机制提供了关键的证据。这项研究证实了高尔基体定位的核苷糖转运子在细胞壁多糖合成中的重要作用,为解析细胞壁生物合成的生化和生物学机制提供了关键的证据,解决了该领域中一个长期悬而未决的重要问题。(来源:生物通 万纹) 
 
 
 
 
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