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水稻BR信号和株型调控取得进展

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摘要:BR是一种重要的甾醇类植物激素,参与调控植物生长发育的各个方面,包括调控植物的株型、细胞的分裂、细胞的伸长、维管束的分化、光形态的建成以及响应各种生物和非生物胁迫。BR信号元件及信号转导通路在双子叶模式植物拟南芥中已被研究的较为清楚,而在单子叶模式植物水稻中研究的相对较少,水稻BR信号元件及调控网络有待挖掘和阐明。中国科学院东北地理与农业生态研究所科研人员首次发现水稻转录因子OsWRK

 

水稻BR信号和株型调控取得进展

BR是一种重要的甾醇类植物激素,参与调控植物生长发育的各个方面,包括调控植物的株型、细胞的分裂、细胞的伸长、维管束的分化、光形态的建成以及响应各种生物和非生物胁迫。BR信号元件及信号转导通路在双子叶模式植物拟南芥中已被研究的较为清楚,而在单子叶模式植物水稻中研究的相对较少,水稻BR信号元件及调控网络有待挖掘和阐明。

中国科学院东北地理与农业生态研究所科研人员首次发现水稻转录因子OsWRKY53能够正向调控BR信号,OsWRKY53基因过表达转基因水稻(OsWRKY53-OE)呈现出叶倾角增大、种子增大、其叶倾角对外源的BR处理超敏感等一系列BR信号增强的表型;而敲除突变体(oswrky53)表现出叶倾角变小、种子变小、株高变矮、其叶倾角对外源的BR处理敏感性下降等一系列BR信号缺陷的表型。这说明OsWRKY53是BR信号的一个新的正调控因子。进一步研究分析发现,OsWRKY53与丝裂原激活蛋白激酶OsMAPK6之间存在互作关系,并且OsMAPK6能够磷酸化OsWRKY53。体外激酶测定实验分析发现,OsWRKY53N端SP cluster序列中的Ser是主要的OsMAPK6磷酸化位点。将其中的Ser突变成Ala后,由于不能被OsMAPK6磷酸化,OsWRKY53(SA)过表达转基因水稻表现出与野生型类似的表型;而将其中的Ser突变成Asp后,由于能够被OsMAPK6组成型磷酸化,OsWRKY53(SD)过表达转基因水稻呈现出更加显着的BR信号增强的表型。这说明OsWRKY53被OsMAPK6磷酸化是其发挥BR信号正调控因子功能的关键。

研究揭示了水稻转录因子OsWRKY53能够正向调控BR信号和水稻株型,这不仅丰富了BR信号转导通路,而且挖掘了OsWRKY53未被报道的生物功能,对不同激素之间信号识别、信号交流和信号转导提供新的研究思路和研究视角,具有重要的理论和应用价值。

研究成果在线发表在Plant Physiology上,相关工作得到了国家自然科学基金、中科院先导专项、黑龙江省自然科学基金和中科院百人计划的资助。(生物谷Bioon.com)

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