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我科研团队揭示植物激素脱落酸与赤霉素信号通路拮抗新机制

    目前,由中国农业科学院作物科学研究所获悉,由该所万建民教授领衔的作物功能基因组学研究创新团队最新研究发现,SnRK2-APC/CTE调控??橥ü榈贾参锛に爻嗝顾睾屯崖渌嵝藕磐返霓卓棺饔?,从而调控水稻等植物的生长发育。相关研究成果于2015年8月14日发表在国际知名期刊《自然通讯(Nature Communications)》杂志上。


    据介绍,在SnRK2 APC / CTE控制???,SnRK2指蔗糖非糖酵解2蛋白激酶家族成员,可NaCl和ABA胁迫激活,调节一系列相关基因的表达,从而提高抗非生物胁迫;APC / C期限是指细胞周期促进复合物后,由多个亚基的E3泛素连接酶,与细胞的有丝分裂和减数分裂密切相关;TE是指多分蘖突变体水稻分蘖促进剂,为水稻分蘖的关键调节器。


    众所周知,种子的休眠和萌发是多种植物激素共同作用的结果。Gibberellin(GA)是一种重要的促生长激素,能促进种子萌发、幼苗生长、开花和蔓延。脱落酸(ABA)是一种胁迫反应植物激素,它通过抑制种子萌发和幼苗生长来适应不利的环境条件。以往的研究发现,GA和ABA在调节植物发育过程和植物对生物或非生物胁迫的反应方面起着相反的作用,即拮抗作用。ABA通过拮抗GA依赖的蛋白(赤霉素抑制信号通路中植物生长的重要蛋白质)的降解过程抑制GA信号通路,但GA对ABA信号转导的抑制作用尚不清楚。


    在以前的研究中,研究小组发现,超过万建民分蘖突变体TE基因APC / CTE E3泛素连接酶复合体的活化剂,通过水稻株型和分蘖数介导的MOC1 TE的主要控制因子的降解,从而抑制水稻分蘖。此外,研究还发现,水稻缺失TE基因的突变体表现为矮秆、旗叶和穗畸变,提示TE可能在水稻其它发育过程中起调节作用。


    在这项研究中,研究人员发现缺失TE基因的水稻突变体对ABA敏感,并降低了GA的敏感性。TE与ABA受体蛋白ospyl / RCARs(优良抗逆性的提高,候选基因依赖于ABA相关基因的表达),并促进后者的降解。遗传分析表明,ospyl / RCARs位于Te下游。进一步的分析发现,通过激活磷酸化抑制TE APC / CTE的活动SnRK2 ABA磷酸化,磷酸化的TE和ospyl / RCARs之间的相互作用减弱,和稳定的ospyl / RCARs蛋白;相反,GA可以减少SnRK2s的活性,从而促进ospyl /退化RCARS APC / CTE介导。GA和ABA在这一过程中起着完全相反的作用。这些结果表明SnRK2 APC / CTE监管??槭侵参镏械腉A和ABA对抗的重要调节节点。


    本研究为进一步阐明赤霉素和ABA在植物体内的相互作用过程奠定了基础。利用植物激素及其相互作用控制种子休眠、萌发过程和抗旱性具有重要的理论和实践意义。


    该项研究得到了国家973项目、国家通用、863项目、国家自然科学基金和江苏省333项目的支持。