植物所等發(fā)現(xiàn)甾醇類激素控制水稻葉傾角“信號制動”機制

　　水稻劍葉的傾角直接影響籽粒灌漿并最終控制產(chǎn)量。植物甾醇類激素-油菜素內(nèi)酯(BR)能特異地調(diào)控水稻葉夾角，且能促進不同作物生長，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。植物細胞中BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的“激活”組分與通路業(yè)已在模式植物中明晰，但其信號系統(tǒng)中的“制動”元件與機制尚知之甚少。
　　中科院植物研究所種康研究組及其合作者發(fā)現(xiàn)并證實了一個水稻C3H鋅指蛋白(LIC)作為負調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，介導(dǎo)一條新的BR“信號制動”通路。實驗證明LIC及其互作基因網(wǎng)絡(luò)通過控制葉枕近軸面細胞伸長而介導(dǎo)葉片傾角的改變。這一成果對于水稻高產(chǎn)分子設(shè)計育種具有重要意義。
　　研究人員在LIC基因的功能獲得性突變體和超表達株系中觀察到具有葉片直立、密穗等高產(chǎn)農(nóng)藝形狀，而反義轉(zhuǎn)基因植株葉夾角變大。LIC基因編碼C3H鋅指類轉(zhuǎn)錄因子，負調(diào)控其靶基因，這些基因包含BR信號系統(tǒng)的核心“激活因子”BZR1及其下游基因。另一方面，LIC基因又被BZR1結(jié)合在轉(zhuǎn)錄水平上直接受到抑制。LIC蛋白作為GSK3/BIN2類激酶底物直接被磷酸化。而LIC蛋白的磷酸化修飾控制其在細胞質(zhì)和細胞核間的穿梭，從而阻礙對下游基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。LIC與BZR1對下游基因的調(diào)控作用方向相反。在高濃度BR條件下，LIC抑制BR“信號激活”因子的轉(zhuǎn)錄，從而阻遏BR信號，顯示其信號“制動”功能。而在低濃度BR條件下，BZR1抑制LIC的轉(zhuǎn)錄表達，表現(xiàn)出“信號激活”狀態(tài)。LIC與BZR1功能拮抗，在不同生理濃度區(qū)間協(xié)同調(diào)控BR信號平衡。
　　這一發(fā)現(xiàn)揭示了植物BR信號途徑調(diào)控的嶄新機制。該機制與葉片傾角調(diào)節(jié)和密穗等高產(chǎn)性狀遺傳材料將為水稻分子設(shè)計育種提供分子功能模塊元件。
　　近期的PLoS Genetics (2012 8 (4): e1002686) 在線發(fā)表這一重要發(fā)現(xiàn)。種康研究組博士研究生張翠為該論文的第一作者。近年來，該研究團隊與合作者有關(guān)水稻甾醇類激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的系統(tǒng)性研究成果發(fā)表在Cell Research (2006)、PNAS (2007)、PLoS ONE (2008)、Plant Journal (2009)和Plant Biotechnology Journal (2009)等國際重要學(xué)術(shù)期刊上。（本文源自：http://www.hao888.tv）