我校水稻团队抽穗期研究取得新进展

时间:2020-01-12 来源:www.prouni2014.com

(文|肖京华,作物遗传改良国家重点实验室通讯员)8月21日,《顶级植物学杂志》《植物细胞》(植物细胞,过去五年,SCI影响因子10.529)在线发表研究论文《无名指泛素连接酶ha f1介导》。研究结果揭示了蛋白质水平调控水稻抽穗期的分子机制。论文的通讯作者是吴尹畅教授,杨颖博士和博士生傅德宝是论文的第一作者。

水稻是重要粮食作物和单子叶植物基因组研究的模式植物。水稻开花时间决定了品种的季节和区域适应性,是影响水稻产量的重要因素之一。以往的研究表明Hd1是水稻的重要抽穗期基因,在禾本科作物中相对保守,决定了品种的区域分布(光周期反应)。有趣的是,Hd1具有调节水稻抽穗期的双重功能。它促进水稻在短日照条件下开花(低纬度地区),但抑制长日照条件下开花(高纬度地区)。然而,Hd1基因调控水稻抽穗期的分子机制尚不清楚。

为了分析Hd1基因调控水稻抽穗期的分子机制,吴尹畅的研究小组运用遗传学、分子生物学、生物化学等手段创新性地鉴定了Hd1相互作用蛋白HaF1(抽穗期相关因子1)。从泛素化调节蛋白质降解的途径开始。研究表明HAF1编码一种具有环指结构域的泛素连接酶(E3),Hd1是HAF1的直接泛素化底物。体外泛素化和体内蛋白质降解实验进一步证明HAF1降解Hd1至26S蛋白酶复合物。此外,HAF1基因的突变导致Hd1蛋白的积累,植物在短日照条件下表现出晚抽穗表型。本研究首次揭示Hd1翻译蛋白的日积累是调控水稻抽穗期的分子基础。

这项研究是吴尹畅水稻抽穗期研究小组的另一项新成果。研究小组分离并克隆了控制水稻早期开花转化的分子开关RID1(2008年PNAS)和生物钟基因ELF3(2013年分子植物)。这些发现为分析光周期和生物钟如何相互作用和调节水稻抽穗期奠定了基础。分析水稻抽穗期的分子网络,有望从分子水平上分析长日照和短日照植物开花习性的异同,从而指导调控水稻抽穗期的分子育种。

点评者:吴尹畅

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