PNAS:揭示了生长素调节水稻光合产物分配的新机制

来源：南京农业大学2022-09-09 17336026

众所周知，生长素是一种植物激素，调节作物生长发育的各个方面。然而，生长素和蔗糖这两种信号分子如何协同调节作物生长发育的分子机制仍不清楚。

南京农业大学万建民院士的生长素调控水稻源库碳水化合物分配和生殖器官发育的研究成果在上发表。

光合产物在源(叶片)和库(果实和种子)之间的分配和运输将直接影响作物的产量。作物蔗糖转运蛋白(SUTs/SUCs)用于将光合产物(主要是蔗糖)从源(叶)通过韧皮部的筛管转运到库的器官，然后在库中卸载。一方面，蔗糖在仓内产生的膨胀压力会对其他物质(包括营养物质、水和信号分子)的长距离运输产生驱动力；另一方面，运输到仓库的蔗糖也是农作物籽粒合成淀粉的主要原料。众所周知，生长素是一种植物激素，调节作物生长发育的各个方面。然而，生长素和蔗糖这两种信号分子如何协同调节作物生长发育的分子机制仍不清楚。

在之前的研究中，该团队筛选并获得了一种水稻中生长素氧化(dao)失活的DAO突变体(Dev Cell，2013)。该突变体在抽穗开花期不能将活性IAA氧化为非活性OxIAA，破坏了体内IAA的动态平衡，导致颖壳、花药和籽粒异常开放。本研究发现，dao突变体叶片中的蔗糖含量因生长素水平的提高而增加，但花器官(主要是果肉、花药和子房)中的蔗糖含量显著降低。[14C]-蔗糖对野生型和突变体叶片的取食试验表明，放射性蔗糖在dao突变体叶片中显著积累，而在花药和子房中显著减少。RNA-Seq分析表明生长素转录因子OsARF18的表达上调，而OsARF2的表达下调。OsARF18或OsARF2敲除品系的过表达品系可以再现dao突变体的表型。EMSA实验证明，OsARF2通过直接结合OsSUT1启动子中的糖反应元件(SuRE)来调节OsSUT1的表达，而OsARF18通过直接结合生长素反应元件AuxRE或SuRE来抑制OsARF2和OsSUT1的表达，从而调节蔗糖从源到库的运输。OsSUT1基因在dao和Osarf2突变体中的过量表达可以显著提高突变体的颖花开放率和颖花结实率。这些结果揭示了IAA-OsARF18-OsARF2生长素信号级联调控蔗糖转运蛋白OsSUT1的表达，调控蔗糖从源(叶片)向库(果肉、花药和子房)的分配，进而影响水稻颖壳开放、花药开裂和籽粒灌浆结实的分子机制，这将为如何协调源-库-流提高作物产量提供理论依据。

南京农业大学教授、王讲师、于晓文教授为论文合著者，万建民院士、教授为论文通讯作者，中国农业科学院作物科学研究所研究员、江苏省农业科学院生物技术研究所张云辉研究员也参与了本次研究。感谢赵云德教授(美国加州大学圣地亚哥分校)和W. Terzaghi教授(美国Wilkes大学)对本研究提出的很好的建议，本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研究与发展项目的支持。江苏省重点研发项目。d计划和其他项目。

万敏院士团队长期从事籼粳亚种间杂种育性的基础研究。“十三五”以来，在籼粳杂种优势利用和生长发育领域发表了许多研究论文，包括《遗传学》(2016)、《科学》(2018)、《植物生理学》(Plant Physiol)。(2019)、PNAS(2022)等。这些结果将为籼粳杂种优势利用提供重要的基因资源，为水稻超高产育种提供理论支持。

版权声明

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享。请扫描二维码下载-