2024-11-07 08:43:11
植物如何調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育以適應(yīng)環(huán)境變化？這是被《科學(xué)》雜志列入125個(gè)人類未知的重大科學(xué)問題?！都?xì)胞》雜志5日在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的研究成果，為回答這一問題提供了新的視角。該所科研人員揭示了植物如何通過調(diào)控獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)感受途徑中的“油門”和“剎車”，聰明靈活地調(diào)控獨(dú)腳金內(nèi)酯在不同環(huán)境中感受信號(hào)的持續(xù)時(shí)間和信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)而改變植物株型。
獨(dú)腳金內(nèi)酯是近年來發(fā)現(xiàn)的一種重要植物激素，在調(diào)控植物分枝（即分蘗）數(shù)目等生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵性狀中發(fā)揮關(guān)鍵作用。“植物細(xì)胞如何感受獨(dú)腳金內(nèi)酯，是該研究領(lǐng)域的前沿和難點(diǎn)，科學(xué)家一直沒有搞清楚獨(dú)腳金內(nèi)酯的信號(hào)感知機(jī)制。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員王冰說。
以往的研究表明，α/β水解酶D14及其同源蛋白是獨(dú)腳金內(nèi)酯的受體，它們與D3、D53蛋白相互作用，觸發(fā)獨(dú)腳金內(nèi)酯的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。
此次科研人員闡明了水稻中由獨(dú)腳金內(nèi)酯受體D14介導(dǎo)的信號(hào)感知的激活、調(diào)控和終止機(jī)制，解決了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)感知機(jī)制的爭(zhēng)議問題，發(fā)現(xiàn)在泛素化修飾和蛋白降解之間新的調(diào)控機(jī)制。他們還揭示了D14通過磷酸化調(diào)控自身穩(wěn)定性的新機(jī)制，以及該機(jī)制在水稻分蘗響應(yīng)低氮環(huán)境中的核心作用。
對(duì)這項(xiàng)成果，《細(xì)胞》雜志的3位審稿人均給予了高度評(píng)價(jià)：“該研究采用大量生化和遺傳數(shù)據(jù)系統(tǒng)解析了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)感受的機(jī)制，揭示了信號(hào)感知機(jī)制的新特征”“該研究揭示了令人興奮的新發(fā)現(xiàn)，比如發(fā)現(xiàn)了D14的翻譯后修飾（磷酸化）及其在低氮適應(yīng)中的作用”“該研究數(shù)據(jù)扎實(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)精妙，解決了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)感受中不同模型之間的爭(zhēng)議點(diǎn)，為獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)感受的調(diào)控機(jī)制提供了新的視角?！?/p>
王冰表示，團(tuán)隊(duì)未來將深入解析不同環(huán)境條件下獨(dú)腳金內(nèi)酯調(diào)控作物發(fā)育可塑性、耐逆抗病性的功能和機(jī)制，有望通過精準(zhǔn)定向改良獨(dú)腳金內(nèi)酯的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，協(xié)同提升作物的產(chǎn)量和環(huán)境適應(yīng)性，培育高產(chǎn)、高效、穩(wěn)產(chǎn)作物。
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