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遗传所李家洋研究组在独脚金内酯信号转导机制研究中取得突破性进展
日期:2020-07-03 发布人: 】【打印 关闭

 

  独脚金内酯是一种新型植物激素,在植物株型建成中发挥关键作用,调控植物的生长发育以及对干旱、低磷、低氮等逆境的适应能力,对农作物改良增产具有重要价值。但是该激素也会刺激寄生杂草种子的萌发,造成农作物的严重减产。因此对独脚金内酯信号途径的研究具有重要的科学意义和应用价值。 

 

  2020年6月11日,中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队在国际著名期刊《自然》在线发表了题为“Transcriptional regulation of strigolactone signalling in Arabidopsis”的研究论文(DOI:10.1038/s41586-020-2382-x.),系统鉴定了拟南芥独脚金内酯早期响应基因,阐明了独脚金内酯调控分枝数目、叶片形状以及花青素积累的分子机制,突破了独脚金内酯信号途径研究的瓶颈;进一步发现SMXL6,7,8能够作为转录因子调控自身转录,同时作为转录抑制蛋白调控分枝等发育过程,揭示了一种全新的植物激素信号转导机制。

 

  李家洋研究组长期从事独脚金内酯的合成及信号转导研究,发现独脚金内酯能够诱导其受体D14与F-box蛋白D3/MAX2以及抑制蛋白D53/SMXL2,6,7,8形成复合体,启动信号转导,诱导D53/SMXL2,6,7,8发生泛素化修饰介导的蛋白降解,解除对下游基因的转录抑制,调控植物株型以及作物产量(Lin et al., 2009, Plant Cell; Jiang et al., 2013, Nature; Wang et al., 2015, Plant Cell; Song et al., 2017, Cell Research; Duan et al., 2019, PNAS; Wang et al., 2020, Plant Cell)。近期与合作者研究发现独脚金内酯途径在水稻“绿色革命”中被广泛应用,对水稻的稳产和广适性非常重要(Wang et al., 2020, Mol Plant)。

 

  然而目前仅有少量独脚金内酯早期响应基因得到鉴定,远不足以解释独脚金内酯在植物生长发育多个方面的重要调控作用;独脚金内酯的人工合成类似物rac-GR24能激活独脚金内酯和karrikin两条信号途径,导致已鉴定的响应基因不一定位于独脚金内酯信号途径中。

 

  为突破独脚金内酯信号转导研究的瓶颈,团队合成了GR24的四种对映异构体,发现GR244DO能够以依赖于独脚金内酯受体D14的

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