万建民院士团队揭示赤霉素和脱落酸系统调控水稻株型的分子机制

中国农业科学院  |   2020-04-09 11:30

来源：中国农业科学院

4月7日，《植物细胞（The Plant Cell）》在线发表了中国农业科学院作物科学研究所万建民院士团队关于赤霉素和脱落酸系统调控水稻株型分子机制的最新研究成果。该分子机制的阐明对水稻株型改良具有重要指导意义。期刊同期以“APC/CTE 系统塑造水稻株型”为题对该研究进行了亮点点评。

水稻株型是与产量密切相关的重要农艺性状，受到极其复杂的分子网络调控，迄今仍有诸多未解之谜。该团队早期研究发现，水稻分蘖抑制基因Tiller Enhancer (TE)编码APC/CTE E3泛素连接酶复合体的一个激活子，能够通过介导水稻分蘖关键促进因子MOC1的降解，进而抑制水稻的分蘖。且TE通过介导脱落酸受体PYL/PYR/RCAR的降解，来介导赤霉素对脱落酸信号途径的拮抗。另外，现有研究已经清楚，脱落酸是一种胁迫反应植物激素，它通过抑制种子萌芽及幼苗生长来适应不利的环境条件，而赤霉素是一种重要的促生长植物激素，可促进种子萌发、幼苗生长、开花和叶片伸展，尽管赤霉素和脱落酸拮抗调控植物的许多生长发育过程，但是赤霉素和脱落酸如何拮抗调控根发育和植物分枝（分蘖）的分子机制仍不清楚。
该研究中，科研团队发现脱落酸通过激活SnRK2s激酶，使TE磷酸化，来抑制APC/CTE的活性，磷酸化的TE与根生长关键促进因子OsSHR1或分蘖关键促进因子MOC1之间的互作减弱，进而稳定OsSHR1和MOC1，最终促进根生长和分蘖。与之相反，赤霉素可以降低SnRK2s活性，进而促进APC/CTE介导的OsSHR1和MOC1的降解，最终抑制根生长和分蘖。因此，通过SnRK2-APC/CTE调控模块，赤霉素和脱落酸拮抗调控APC/CTE复合体的E3泛素连接酶活性，进而系统调控水稻根生长、分蘖和株高。

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该研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金、国家转基因重大专项和中国农科院科技创新工程项目资助。

来源：CAAS_WX 中国农业科学院

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