中國農業(yè)科學院作科所發(fā)現全新的細胞分裂素信號調控機制

　　最近，中國農業(yè)科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創(chuàng)新團隊與中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所合作，鑒定到一個細胞分裂素信號新組分PPKL1，發(fā)現PPKL1通過引誘但不接納細胞分裂素磷酸轉移蛋白AHP2上的磷酸基團，干擾信號傳遞效率，從而抑制水稻籽粒大小，9月22日，該研究結果在線發(fā)表在《分子植物（ Molecular Plant ）》上。

 

　　據童紅寧研究員介紹，植物中經典的細胞分裂素信號轉導依賴于組氨酸受體激酶，組氨酸磷酸轉移蛋白，以及細胞分裂素響應因子RR之間磷酸基團的轉移，然而這一磷酸中繼過程調控的分子機制仍知之甚少。在水稻中，細胞分裂素可以顯著調控穗粒數，而對粒重或籽粒大小的調控功能也不清楚。

 

　　研究人員通過大規(guī)模誘變，篩選到一個大粒顯性突變體并克隆了突變體基因 PPKL1 。與RR蛋白類似，PPKL1可與AHP2蛋白直接互作，并通過模仿RR蛋白功能區(qū)與其競爭AHP2的磷酸基團，導致磷酸中繼效率大幅降低。當此功能區(qū)位點突變后則喪失了對信號傳遞的影響，相應地籽粒顯著增大。研究人員以優(yōu)質水稻品種空育131為材料，針對該功能區(qū)進行基因編輯，獲得多個可不同程度增大籽粒的基因型，部分可顯著增產。該研究中研究人員共創(chuàng)制了千粒重從20g到38g漸次分布的水稻材料，從而建立了一套水稻籽粒大小精準設計系統(tǒng)。PPKL家族蛋白對細胞分裂素信號的抑制作用可能是一個古老的功能，其功能位點隱藏在甾醇類激素油菜素內酯信號組分中，發(fā)掘并利用其對作物進行分子設計改良具有重大應用價值。

　　作科所博士后劉大普和中科院遺傳發(fā)育所已畢業(yè)研究生趙鶴為該論文共同第一作者，童紅寧研究員和儲成才研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和中國農科院創(chuàng)新工程項目資助。

 

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　　https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（21）00370-1#relatedArticles