研讨发现一条细胞决裂素旌旗灯号通路调控水稻籽粒年夜小

起源：遗传与发育生物学研讨所 2021-09-28 07:46

经典的细胞决裂素旌旗灯号转导依赖于组氨酸受体激酶HK、组氨酸磷酸转移酶HP，以及细胞决裂素相应因子RR中的组氨酸（H）和天冬氨酸（D）之间磷酸基团的转移，然而这一磷酸中继（phosphorelay）进程调控的分子机制仍有待探求。在水稻中，细胞决裂素可以显着调控穗粒数，但对粒重或籽粒年夜小的调控功效尚不分明。中国迷信院遗传与发育生物学研讨所研讨员储成才研讨组、研讨员

经典的细胞决裂素旌旗灯号转导依赖于组氨酸受体激酶HK、组氨酸磷酸转移酶HP，以及细胞决裂素相应因子RR中的组氨酸（H）和天冬氨酸（D）之间磷酸基团的转移，然而这一磷酸中继（phosphorelay）进程调控的分子机制仍有待探求。在水稻中，细胞决裂素可以显着调控穗粒数，但对粒重或籽粒年夜小的调控功效尚不分明。 中国迷信院与发育生物学研讨所研讨员储成才研讨组、研讨员张劲松/陈受宜研讨组和中国农业迷信院研讨员童红宁研讨组单干发现，节制籽粒年夜小的PPKL1是细胞决裂素旌旗灯号新组分，PPKL1的D364位点通过勾引细胞决裂素磷酸转移卵白AHP2上的磷酸基团，下降从AHP2向细胞决裂素相应因子RR21卵白的磷酸中继效率，克制水稻籽粒发育（如图）。 研讨职员通过年夜规模诱变，挑选到一个年夜粒渐变体s48并克隆了渐变体基因PPKL1，发现其与之前报道的节制水稻籽粒年夜小的基因GL3.1在统一位点渐变，但招致了氨基酸的分歧变动。与RR卵白相似，PPKL1可与AHP2卵白间接互作，而且D364位点地点区域与RR卵白的磷酸基团承受域氨基酸构成和序列非常类似，然而D364并不克不及像RR卵白一样接管磷酸基团。当PPKL1-D364存在时，AHP2向RR21的磷酸中继效率年夜幅下降，而D364渐变后对磷酸中继没有影响，响应地籽粒显着增年夜。PPKL1-D364能够作为细胞决裂素旌旗灯号的症结克制子，防止水稻籽粒的适度发育。 水稻中PPKL家族包括三个成员，均无能扰细胞决裂素磷酸中继旌旗灯号，具备冗余功效。PPKL1-D364的渐变丢失了对磷酸中继的克制功效，但因为渐变卵白仍盘踞与AHP2互作地位，从而通过显性负调控机制构成型激活细胞决裂素旌旗灯号，招致籽粒显着增年夜。研讨以水稻种类空育131为资料，对D364地点区域进行原位基因编纂，得到多个非移码渐变基因型，可分歧水平地增年夜籽粒，而且与D364渐变一样均为半显性，部门基因型可显着减产。该研讨中，研讨职员共创制了千粒重从20g到38g渐次散布的水稻资料，暗示PPKL1在作物精准设计育种中具备较年夜利用后劲。 PPKL家族是油菜素内酯主旌旗灯号通路中的紧张组分，其羧基真个磷酸酶区域对油菜素内酯旌旗灯号通报是必须的。D364位点位于氨基端，其对细胞决裂素旌旗灯号的克制并不依赖于磷酸酶活性，暗示PPKL1能够介导了两年夜动物激素间的互相作用，为懂得油菜素内酯调控细胞决裂的功效提供了线索。PPKL家族卵白对细胞决裂素旌旗灯号克制作用的功效位点暗藏在油菜素内酯旌旗灯号组分中，开掘并应用其对作物进行分子设计改进具备利用代价。(100yiyao.com）

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