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研究成果

Plant Biotechnology J — 薛红卫教授课题组鉴定到一个调控水稻颖壳细胞形态的关键基因

发布时间:2019-10-25 

粒形对水稻产量和种子品质具有重要作用。水稻颖壳的长度和宽度决定种子的粒形,目前已经鉴定了多个调控粒型的因子,研究表明转录调控、翻译后调控、激素信号等通过影响细胞分裂或细胞延伸调控了水稻粒形,但是在细胞层面对颖壳细胞形态调控的机制让了解较少。

作为细胞骨架的重要构成成分,微管在细胞形态调控方面具有重要作用。利用拟南芥的研究证明微管结合蛋白 (microtubule-associated protein, MAP)参与了细胞形态的调控,但是否可以通过调控颖壳细胞的微管排列方式进而调控作物种子形态,目前尚无相关报道。

近日,薛红卫教授课题组与合作者在国际期刊Plant Biotechnology Journal 在线发表了题为“Rice microtubule-associated protein IQ67-DOMAIN14 regulates rice grain shape by modulating microtubule cytoskeleton dynamics”的研究论文,鉴定了一个重要的微管调控蛋白OsIQD14其通过影响微管动态变化进而调控颖壳细胞形态及种子形态。

 

 

 

微管结合蛋白OsIQD14在颖壳细胞高表达,并被生长素诱导。其缺失突变体iqd14-C 的种子变短变宽(千粒重明显增加),而过量表达材料的种子表现为细而长。OsIQD14定位于周质微管,通过影响微管延伸 (extension) 和收缩 (shrinking) 调控微管排列方式,进而导致细胞形态改变。钙调蛋白Calmodulin以钙依赖的方式结合OsIQD14进而调控OsIQD14的蛋白活性,提示钙信号在微管排列方式变化中起重要作用。该研究不仅鉴定了一个调控水稻颖壳细胞形态进而影响水稻粒形的重要基因,也表明调控微管动态变化及排列可以作为水稻粒形调控的重要靶点,为作物育种提供了新的策略。

水稻IQD家族的同源蛋白GW5及GW5L也表现出与OsIQD14类似的表型,但是其作用方式是通过细胞膜定位的GW5调控油菜素甾醇 (brassinosteroid, BR) 信号进而调控种子宽度及重量,表明IQD家族蛋白成员通过不同的亚细胞定位及作用机制参与水稻粒形的调控。

 

 

中科院上海植生所/VIB研究所杨宝军博士为该论文的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金,国家转基因专项基金等项目的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13279

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