日前，從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所獲悉，由該所萬建民教授領(lǐng)銜的作物功能基因組學(xué)研究創(chuàng)新團隊最新研究發(fā)現(xiàn)，SnRK2-APC/CTE調(diào)控模塊通過介導(dǎo)植物激素赤霉素和脫落酸信號通路的拮抗作用，從而調(diào)控水稻等植物的生長發(fā)育。相關(guān)研究成果于2015年8月14日發(fā)表在國際知名期刊《自然通訊（Nature Communications）》雜志上。
據(jù)介紹，在SnRK2-APC/CTE調(diào)控模塊中，SnRK2是指蔗糖非酵解型蛋白激酶2家族成員，可被NaCl及ABA等滲透脅迫激活，調(diào)節(jié)一系列相關(guān)基因的表達，從而提高植物對逆境的抵抗能力；APC/C是指細胞周期后期促進復(fù)合物，為多個亞基組成的E3泛素連接酶，與細胞的有絲分裂和減數(shù)分裂有著密切的關(guān)系；TE是指水稻多分蘗突變體Tiller Enhancer，為水稻分蘗的關(guān)鍵調(diào)控因子。
眾所周知，種子的休眠和萌發(fā)是多種植物激素共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。赤霉素（GA）是一種重要的促生長植物激素，可以促進種子萌發(fā)、幼苗生長、開花和展葉。而脫落酸（ABA）是一種應(yīng)激反應(yīng)植物激素，它通過抑制種子萌芽及幼苗生長來適應(yīng)不利的環(huán)境條件。前人研究發(fā)現(xiàn)，GA和ABA對調(diào)控植物的許多發(fā)育過程及植物對生物或非生物脅迫的響應(yīng)中發(fā)揮相反的作用，即拮抗作用。ABA通過拮抗GA依賴的DELLA蛋白（赤霉素信號途徑中的一類對植物生長起抑制作用的重要蛋白質(zhì)）的降解過程來抑制GA信號途徑，但GA如何抑制ABA信號途徑仍然未知。
在之前的一項研究中，萬建民研究團隊發(fā)現(xiàn)水稻多分蘗突變體TE基因編碼了APC/CTE E3泛素連接酶復(fù)合體的激活子，TE通過介導(dǎo)水稻株型和分蘗數(shù)的主控因子MOC1的降解，從而抑制水稻分蘗。另外，該團隊也發(fā)現(xiàn)缺失了TE基因的水稻突變體表現(xiàn)出矮化、劍葉和穗扭曲等表型，暗示TE可能參與調(diào)控水稻其它發(fā)育進程。
在本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，缺失了TE基因的水稻突變體對ABA過敏而對GA敏感性下降。TE與ABA受體蛋白OsPYL/RCARs（非生物脅迫抗性改良的優(yōu)異候選基因，調(diào)控依賴ABA的相關(guān)基因的表達）發(fā)生物理互作，促進后者的降解。遺傳分析結(jié)果顯示，OsPYL/RCARs位于TE下游。深入分析發(fā)現(xiàn)，ABA通過激活磷酸化SnRK2使TE磷酸化來抑制APC/CTE活性，磷酸化的TE和OsPYL/RCARs之間的互作減弱，進而穩(wěn)定OsPYL/RCARs蛋白；與之相反，GA可以降低SnRK2s活性，進而促進APC/CTE介導(dǎo)的OsPYL/RCARs降解。GA和ABA在此過程中發(fā)揮著截然相反的作用，這些結(jié)果暗示SnRK2-APC/CTE調(diào)控模塊是植物中GA和ABA拮抗作用的一個重要調(diào)控節(jié)點。
此項研究為進一步闡明植物GA和ABA互作過程奠定了基礎(chǔ)，對利用植物激素及其相互作用調(diào)控種子休眠和萌發(fā)過程及植物抗旱具有重要的理論價值和實踐意義。
該研究得到了國家973、國家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ棥?63項目、國家自然科學(xué)基金和江蘇省333項目的資助。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所的林啟冰博士和吳赴清博士為論文共同第一作者，萬建民研究員為論文通訊作者。（通訊員 衛(wèi)斐）
論文全文鏈接：http://www.nature.com/ncomms/2015/150814/ncomms8981/full/ncomms8981.html
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