遗传发育所公布MAPK功率信号通路参加玉蜀黍种子大小调节的建制

图片 1

MAPK信号途径介导了多个植物生长发育过程。MAPK途径的基本组成包括:MAPK激酶激酶、MAPK激酶和MAPK。植物感受信号后,这三种激酶依次激活来调控下游基因的表达,从而调控生物体的生长发育以及对环境的响应等。李云海团队前期的研究发现OsMKK4丢失功能突变体(smg1)种子变小(Duan
et al., Plant Journal
2014)。近期研究鉴定了OsMKK4的功能获得突变体large11-1D,产生大的种子。同时也鉴定了与smg1表型相似的突变体smg2SMG2编码了水稻OsMKKK10。过表达持续激活的OsMKKK10可以使种子变大。生化分析显示OsMKKK10可以依次激活OsMKK4和一个MAPK。进一步分析显示OsMAPK6的活性增强会导致水稻种子变大,而活性减弱会导致种子变小。遗传分析显示OsMKKK10,OsMKK4和OsMAPK6作用在相同的遗传途径调控种子大小。因此,这些研究揭示了OsMKKK10,OsMKK4和OsMAPK6作为一个级联信号通路来调控水稻种子大小的分子遗传机理。

种子大小是决定水稻产量的重要因素之一,其调控机制备受关注。丝裂原活化蛋白激酶MAPKs是生物体中广泛存在的蛋白激酶,它们在植物生长发育以及胁迫反应过程中发挥了重要作用,然而关于MAPK信号通路参与种子大小调控的作用机制并不清楚。
中国科学院遗传与发育生物学研究所陈凡研究组、李云海研究组与中国水稻所合作鉴定了一个水稻矮杆小粒突变体(dwarf
and small grain1
,
dsg1)。图位克隆结果表明DSG1编码一个丝裂原活化蛋白激酶OsMAPK6,与拟南芥中类似,它处于OsMKK4的下游发挥作用。细胞生物学分析表明DSG1是通过调控细胞分裂而调节了细胞数目,进而影响了水稻种子大小及其生物量。进一步的生理学和分子生物学实验分析表明DSG1调控种子大小与油菜素内酯相关。该研究为进一步解析种子大小的遗传调控机制以及改良水稻品质与产量奠定了良好的基础。
该项研究成果已于9月14日在线发表于The Plant
Journal
(DOI:10.1111/tpj.13025)。陈凡研究组的博士研究生刘书英为该论文的第一作者,副研究员方晓华和研究员陈凡为共同通讯作者。该研究是国家自然科学基金委“植物生殖发育生物学”创新团队的合作研究成果,同时得到国家重点基础研究发展计划资助。图片 2水稻矮杆小粒突变体(dwarf
and small grain1
, dsg1)的表型分析

该研究结果于5月18日在线发表于The Plant Journal
杂志(DOI:10.1111/tpj.13971)。李云海研究组博士徐冉、硕士研究生于海跃、浙江省农科院博士王俊敏以及李云海研究组博士段朋根为该论文的共同第一作者。该研究得到了科技部重大研发计划、国家自然科学基金和中科院先导专项B的资助。

这一研究结果于4月24日在线发表于Molecular Plant
杂志(DOI:10.1016/j.molp.2018.04.004)。李云海研究组博士徐冉、段朋根和硕士研究生于海跃为该论文的共同第一作者。该研究得到了科技部重大研发计划、国家自然科学基金和中科院先导专项B的资助。