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國家植物園研究團隊發(fā)現G蛋白通過調控Hippo信號通路控制水稻籽粒大小
水稻粒型大小是重要的產量和品質性狀。在已知的多個調控水稻籽粒大小的通路中，G蛋白信號途徑非常重要，但作用機制還有許多未解之謎。Hippo信號通路最早在動物中發(fā)現，在控制動物的器官大小和癌癥發(fā)生等方面發(fā)揮重要作用，目前對于植物Hippo信號通路的組成和作用卻知之甚少。
近年來，國家植物園(南園)程佑發(fā)研究團隊對植物Hippo信號通路開展研究，在擬南芥中發(fā)現了Hippo信號通路參與調控生長素和茉莉酸介導的植物生長發(fā)育。通過進一步對Hippo信號通路中的關鍵組分蛋白激酶OsSIK1和支架蛋白OsMOB1A在水稻中的作用及機制的研究發(fā)現，過表達OsSIK1或OsMOB1A都導致水稻籽粒變大，而基因敲除都會造成籽粒變小，說明OsSIK1和OsMOB1A是水稻籽粒大小的正調控因子。生化實驗發(fā)現OsSIK1與OsMOB1A互作，而OsSIK1通過磷酸化OsMOB1A調節(jié)其穩(wěn)定性。研究還發(fā)現調控水稻籽粒大小的關鍵因子G蛋白γ亞基DEP1和GS3能夠與OsSIK1互作，從而影響OsSIK1與OsMOB1A的相互作用以及OsSIK1對OsMOB1A的磷酸化;而且G蛋白在體內調節(jié)OsMOB1A的穩(wěn)定性。遺傳分析表明，G蛋白位于Hippo信號通路的上游，在同一遺傳通路中發(fā)揮調控籽粒大小的作用。該研究結果揭示了G蛋白通過調控Hippo信號通路控制水稻籽粒大小的分子機制，為提高產量提供了潛在的靶基因。
該研究成果于12月24日在線發(fā)表于國際學術期刊The Plant Cell上。國家植物園(南園)特別研究助理周芳芳博士為論文第一作者，程佑發(fā)研究員為通訊作者。該研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金、黃三角農高區(qū)種康院士工作站和國家鹽堿地綜合利用技術創(chuàng)新中心項目的支持。
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