Plant Biotechnology J — 薛紅衛(wèi)教授課題組鑒定到一個(gè)調(diào)控水稻穎殼細(xì)胞形態(tài)的關(guān)鍵基因
粒形對(duì)水稻產(chǎn)量和種子品質(zhì)具有重要作用。水稻穎殼的長(zhǎng)度和寬度決定種子的粒形,目前已經(jīng)鑒定了多個(gè)調(diào)控粒型的因子，研究表明轉(zhuǎn)錄調(diào)控、翻譯后調(diào)控、激素信號(hào)等通過(guò)影響細(xì)胞分裂或細(xì)胞延伸調(diào)控了水稻粒形，但是在細(xì)胞層面對(duì)穎殼細(xì)胞形態(tài)調(diào)控的機(jī)制讓了解較少。
作為細(xì)胞骨架的重要構(gòu)成成分，微管在細(xì)胞形態(tài)調(diào)控方面具有重要作用。利用擬南芥的研究證明微管結(jié)合蛋白 (microtubule-associated protein, MAP)參與了細(xì)胞形態(tài)的調(diào)控，但是否可以通過(guò)調(diào)控穎殼細(xì)胞的微管排列方式進(jìn)而調(diào)控作物種子形態(tài)，目前尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。
近日，薛紅衛(wèi)教授課題組與合作者在國(guó)際期刊Plant?Biotechnology Journal?在線發(fā)表了題為“Rice microtubule-associated protein IQ67-DOMAIN14 regulates rice grain shape by modulating microtubule cytoskeleton dynamics”的研究論文，鑒定了一個(gè)重要的微管調(diào)控蛋白OsIQD14，其通過(guò)影響微管動(dòng)態(tài)變化進(jìn)而調(diào)控穎殼細(xì)胞形態(tài)及種子形態(tài)。
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微管結(jié)合蛋白OsIQD14在穎殼細(xì)胞高表達(dá)，并被生長(zhǎng)素誘導(dǎo)。其缺失突變體iqd14-C?的種子變短變寬（千粒重明顯增加），而過(guò)量表達(dá)材料的種子表現(xiàn)為細(xì)而長(zhǎng)。OsIQD14定位于周質(zhì)微管，通過(guò)影響微管延伸 (extension) 和收縮 (shrinking) 調(diào)控微管排列方式，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)改變。鈣調(diào)蛋白Calmodulin以鈣依賴的方式結(jié)合OsIQD14進(jìn)而調(diào)控OsIQD14的蛋白活性，提示鈣信號(hào)在微管排列方式變化中起重要作用。該研究不僅鑒定了一個(gè)調(diào)控水稻穎殼細(xì)胞形態(tài)進(jìn)而影響水稻粒形的重要基因，也表明調(diào)控微管動(dòng)態(tài)變化及排列可以作為水稻粒形調(diào)控的重要靶點(diǎn)，為作物育種提供了新的策略。
水稻IQD家族的同源蛋白GW5及GW5L也表現(xiàn)出與OsIQD14類似的表型，但是其作用方式是通過(guò)細(xì)胞膜定位的GW5調(diào)控油菜素甾醇 (brassinosteroid, BR) 信號(hào)進(jìn)而調(diào)控種子寬度及重量，表明IQD家族蛋白成員通過(guò)不同的亞細(xì)胞定位及作用機(jī)制參與水稻粒形的調(diào)控。
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中科院上海植生所/VIB研究所楊寶軍博士為該論文的第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，國(guó)家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)基金等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13279
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