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the plant journal:细胞分裂素信号转导抑制负调控子PHP在拟南芥和水稻之间存在功能分化

已有 1516 次阅读 2021-1-14 09:52 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

The function of the pseudo phosphotransfer proteins has diverged between rice and Arabidopsis

第一作者John Vaughan‐Hirsch

第一单位英国诺丁汉大学

通讯作者Joseph J. Kieber


 Abstract 


背景回顾The phytohormone cytokinin plays a significant role in nearly all aspects of plant growth and development. Cytokinin signaling has primarily been studied in the dicot model Arabidopsis, with relatively little work done in monocots, which include rice (Oryza sativa) and other cereals of agronomic importance.


细胞分裂素信号转导:The cytokinin signaling pathway is a phosphorelay comprised of the histidine kinase receptors (HKs), the authentic histidine phosphotransfer proteins (AHPs), and the type‐B Response Regulators (RRs).


负调节子:Two negative regulators of cytokinin signaling have been identified: the type‐A RRs, which are cytokinin primary response genes, and the pseudo histidine phosphotransfer proteins (PHPs), which lack the His residue required for phosphorelay.


主要研究:Here, we describe the role of the rice PHP genes.


结果1-系统发育分析Phylogenic analysis indicates that the PHPs are generally first found in the genomes of gymnosperms and that they arose independently in monocots and dicots.


结果2-遗传互补试验:Consistent with this, the three rice PHPs fail to complement an Arabidopsis php mutant (aphp1/ahp6).


结果3-水稻PHP功能Disruption of the three rice PHPs results in a molecular phenotype consistent with these elements acting as negative regulators of cytokinin signaling, including the induction of a number of type‐A RR and cytokinin oxidase genes. The triple php mutant affects multiple aspects of rice growth and development, including shoot morphology, panicle architecture and seed fill.


结果4-水稻与拟南芥PHP功能差异:In contrast to Arabidopsis, disruption of the rice PHPs does not affect root vascular patterning, suggesting that while many aspects of key signaling networks are conserved between monocots and dicots, the roles of at least some cytokinin signaling elements are distinct.


 摘 要 


植物激素细胞分裂素在植物生长和发育的各个过程都发挥着重要作用。有关细胞分裂素信号转导的研究开始主要集中在双子叶模式植物拟南芥中,而后逐渐拓展到单子叶植物,比如水稻和其他的一些具有重要农艺价值的谷类作物。细胞分裂素信号转导通路通过一个连续的磷酸传递而介导的,主要包含组氨酸激酶受体HKs、组氨酸磷酸转移蛋白AHPs以及B类响应调控因子RRs。目前已经鉴定到了两个细胞分裂素信号转导抑制因子,分别是细胞分裂素初级响应基因A类RRs和缺少一个组氨酸残基而不能进行磷酸传递的拟组氨酸磷酸转移蛋白PHPs。本文中,作者对水稻的PHP基因进行了功能鉴定。系统发育分析显示PHP基因首次出现于裸子植物,在单子叶和双子叶植物中独立出现。水稻中的3个PHP基因都不能遗传互补拟南芥的php突变体。扰乱这3个水稻PHP基因的表达会导致与预期相一致的分子表型,即这些基因作为细胞分裂素信号转导抑制因子,其功能紊乱会诱导许多A类RRs和细胞分裂素氧化酶基因的表达。php三突会导致水稻生长和发育多个方面的缺陷,包括地上组织的形态、稻穗的结构以及种子的填充。与拟南芥相反,水稻PHP基因表达的扰乱并不为影响维管的模式建成,说明尽管关键信号转导网络的许多方面在单、双子叶植物间是保守的,但是至少在某些细胞分裂素信号转导组分的功能上,二者之间存在分化。


 通讯作者 

**Joseph J. Kieber**


个人简介:

1980-1984,康奈尔大学,学士;

1984-1990年,麻省理工学院,博士。


研究方向:

1. 细胞分裂素的信号转导;

2. 乙烯生物合成的调控机制;

3. 细胞伸长的调控机制。


doi: https://doi.org/10.1111/tpj.15156


Journal: the plant journal

Published date: Jan 09, 2021



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