科学家揭示水稻耐寒调节新途径—论文—科学网

 
作者:种康等 来源:《发育细胞》 发布时间:2017/12/26 13:37:10
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科学家揭示水稻耐寒调节新途径

 

全球气候变化引起的局部温度异常直接威胁作物生产。对作物耐受低温的机制进行研究,有利于基于分子设计的作物遗传改良工作的开展。目前,水稻耐寒信号转导途径框架业已建立,但其成员间的调节机制却知之不多。
 
中国科学院院士、中科院植物研究所种康率领的研究团队,针对OsbHLH002为核心的调控途径开展研究,揭示了调控水稻对低温响应和耐受的新途径。OsbHLH002是水稻bHLH转录因子家族一百多个成员之一,是耐寒信号途径中的核心成员。该蛋白与拟南芥ICE1蛋白同源性最高,因此也被称作OsICE1。研究表明,有丝分裂原蛋白激酶OsMAPK3和泛素连接酶OsHOS1能够精细调节OsbHLH002的活性与积累,进而导致渗透保护剂海藻糖的合成,从而赋予水稻耐寒性。
 
研究发现,当水稻遇到低温胁迫时,OsMAPK3被激活,通过直接磷酸化OsbHLH002增强后者的转录激活能力。同时,此二者之间的相互作用抑制了OsHOS1与OsbHLH002之间的相互作用,进而减少了OsbHLH002的泛素化和降解过程。不断累积的高活性OsbHLH002有效激活了海藻糖-6-磷酸磷酸酶基因OsTPP1的表达,水解海藻糖-6-磷酸,提高渗透保护剂海藻糖含量,增强水稻的耐寒性。
 
该研究通过转录因子OsbHLH002,建立起激酶级联信号、渗透保护物质和非生物胁迫之间的联系,揭示了OsMAPK3—OsbHLH002—OsTPP1调控水稻对低温响应和耐受的新途径,对于水稻分子设计育种具有重要理论意义。
 
12月18日,相关研究成果发表在Developmental Cell上,研究工作得到了农业部、中科院和国家自然科学基金委员会的资助。(来源:中国科学院植物研究所)
 
 
 
OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1途径调节水稻耐寒性模式图
 

 

 
 
 
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