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    植物所科研人員等發現調控水稻籽粒形狀的新機制

      

      水稻粒形是影響其產量的重要因素之一,同時也是重要的商品性狀。不同地域的人們對米粒外形的喜好不同,所以調控水稻籽粒的長寬比成為育種目標之一??茖W家前期研究發現G蛋白信號對水稻籽粒長度有正調控作用,但其分子機理尚不清楚。 

      中科院院士、植物所研究員種康研究組與華中農業大學張啟發團隊、中科院遺傳所傅向東團隊合作研究,發現E3泛素連接酶CLG1,能夠泛素化G蛋白γ亞基GS3,并介導GS3通過內涵體途徑降解,改變G蛋白信號,調控米粒長度??蒲腥藛T此前獲得的T-DNA插入突變體clg1-1Chang Li Geng1-1)具有長粒表型。圖位克隆和轉錄分析發現,CLG1編碼一個E3泛素連接酶,clg1-1CLG1表達明顯升高。進一步實驗證明CLG1能夠通過K63-linked的泛素鏈對底物蛋白GS3進行修飾,被修飾的全長形式GS3-2能夠被分選進入ESCRT復合體,最終在溶酶體/液泡中降解;而截短形式的GS3-4在細胞膜上滯留。分析不同品種基因組序列多態性,發現CLG1蛋白的Arg163Ser改變與核心種質的粒長性狀顯著相關,而且CLG1163S有更高的連接酶活性。這些結果揭示了一種內涵體降解途徑調控粒形的新機制,CLG1-GS3模塊為水稻分子設計育種提供了新的基因資源。 

      該研究于71日在線發表在Molecular Plant,中科院植物所博士研究生楊文思為論文第一作者,植物所徐云遠研究員和中科院院士、華中農業大學張啟發教授為通訊作者。相關工作得到國家重點研發計劃和中國現代農業產業技術體系項目的資助。 

      文章鏈接

    A,質譜分析顯示GS3蛋白多個位點發生泛素化修飾。B,修飾后的GS3-2被挑選運輸至內涵體。C,優異等位基因分析顯示CLG1基因與水稻粒長直接相關。D,泛素連接酶CLG1直接靶向并泛素化Gγ亞基GS3-2,泛素化修飾的GS3-2被在內膜系統降解,強化G蛋白信號,產生“長粒粳”水稻。 

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