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國家植物園科研人員揭示多個翻譯后修飾協(xié)作調(diào)控水稻種子大小的新機(jī)制 | 學(xué)術(shù)前沿

媒體:原創(chuàng)  作者:國家植物園
專業(yè)號:國家植物園 2024/5/27 17:26:54

我國未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn),隨著人民生活水平的不斷提高,在確保糧食安全,高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時,也要滿足人們對于優(yōu)質(zhì)糧的需求。水稻是我國的主糧作物,籽粒大小決定了稻米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

國家植物園(南園)宋獻(xiàn)軍研究組在此前的研究中,克隆了一個編碼組蛋白乙酰化酶的基因GRAIN WEIGHT 6a (GW6a),可正向調(diào)控水稻籽粒大?。iL)和單株產(chǎn)量。然而,尚不清楚對于GW6a依賴的籽粒大小調(diào)控的基因網(wǎng)絡(luò)。

基于上述問題,科研人員利用酵母雙雜交文庫篩選方法,鑒定并驗(yàn)證了兩個已知的水稻籽粒大小正調(diào)控因子OsMAPK6和CLG1。進(jìn)一步研究表明,OsMAPK6和CLG1能夠分別對GW6a蛋白進(jìn)行磷酸化和泛素化的修飾。這些翻譯后修飾都增加了GW6a的蛋白穩(wěn)定性,這與已報(bào)道的OsMAPK6和CLG1生化效應(yīng)截然不同,且鑒定到的兩個主要GW6a磷酸化位點(diǎn)(絲氨酸142和蘇氨酸186)在水稻籽粒大小調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

多個翻譯后修飾協(xié)作正向調(diào)控水稻籽粒大小的模式圖

此外,遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明,存在分子模塊OsMAPK6-GW6a和CLG1-GW6a非加性地正調(diào)控水稻籽粒大小。這種非加性的調(diào)控方式也在對下游基因的表達(dá)調(diào)控和對GW6a蛋白的穩(wěn)定調(diào)控中得到證實(shí)。研究揭示了多個翻譯后修飾協(xié)作調(diào)控水稻種子大小的新機(jī)制,為更加深入地探索作物種子大小的分子調(diào)控機(jī)理和遺傳網(wǎng)絡(luò)提供了新的視角,也為改良作物相關(guān)農(nóng)藝性狀提供了新思路。

該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications。國家植物園(南園)已畢業(yè)博士研究生白琛、王高婕,以及在讀博士研究生豐曉慧、助理研究員高瓊為論文共同第一作者,宋獻(xiàn)軍研究員為通訊作者。研究得到了科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目,中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金的資助。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻

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