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童红宁博士Plant Cell油菜素内酯通过调节赤霉素代谢调控水稻生长

已有 5162 次阅读 2014-11-5 22:44 |个人分类:个人随笔|系统分类:科研笔记


           作为新发现的绿色环保型植物生长调节剂,油菜素内酯(Brassinosteroid,简称BR)是公认的活性最高的高效、广谱、无毒的植物生长激素。BR能充分激发植物内在潜能,促进作物生长和增加作物产量,提高作物耐冷性,改善作物抗病、抗盐能力,使作物的耐逆性增强等,因此,其在农业生产上获得广泛应用。然而有关BR在作物上的作用机制研究却相对较少,特别是其调控多种重要农艺性状的分子机制仍不清楚。 

我们研究组从2006年开始在水稻中开展BR的功能机制研究,先后克隆了DLTGSK2等多个BR信号传导途径中的重要组分(Tong et al., Plant J., 2009; Tong et al., Plant Cell, 2012),并首次提出了以GSK2负调控子为核心的BR下游多条特异支路调控各种相关性状的模型(Tong et al., J. Genet. Genomics, 2012; Tong et al., Plant Cell, 2012)。与此模型一致,最近,研究组通过大量突变体的功能分析发现,BR通过调节另一植物激素赤霉素(GA)的代谢来特异性地调控细胞伸长(Tong et al., Plant Cell, 2014)。生理浓度下,BR诱导GA合成基因的表达并抑制GA失活基因的表达,导致活性GA的积累,从而促进植物生长;外源较高浓度的BR反馈抑制自身合成,同时诱导GA失活基因的表达,导致活性GA水平下降,最终抑制植物生长。而GA途径作为BR下游的支路途径之一,会负反馈抑制上游BR反应,包括BR诱导的叶夹角变化。有趣的是,高浓度GA会利用BR信号组分帮助促进植物生长。 

这一研究结果揭示了BR促进细胞伸长的分子机制,系统地诠释了BRGA两种控制株高重要激素间的关系,解释了长久以来一直萦绕在科学工作者心中的外源施加BR会抑制植物生长的困惑,并证明了多年前科学家推测的GA低敏反应途径的存在,为利用BR提高作物产量提供了重要的理论支持。 

该项研究成果已于今天在线发表在 Plant Cell doi:10.1105/tpc.114.132092)杂志上。课题组副研究员童红宁博士及博士研究生肖云华为该论文的共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金重大研究计划主要农作物产量性状的遗传网络解析重点项目、面上项目及植物基因组学国家重点实验室的经费支持。

 研究组网页:http://chulab.genetics.ac.cn/

 推荐阅读:

Tong H, Xiao Y, Liu D, GaoS, Liu L, Yin Y, Jin Y, Qian Q, Chu C (2014) Brassinosteroid regulates cell elongation by modulating gibberellin metabolism in rice. Plant Cell.  DOI:10.1105/tpc.114.132092.

Tong H, Liu L, Jin Y, Du L,Yin Y, Qian Q, Zhu L, Chu C (2012) DWARF AND LOW-TILLERING acts as a direct downstream target of a GSK3/SHAGGY-like kinase to mediate brassinosteroid responses in rice. Plant Cell. 24: 2562-2577.

Tong H and Chu C (2012) Brassinosteroid signaling and application in rice. J. Genet. Genomics, 39: 3-9.

Tong H and Chu C. (2009) Roles of DLT in fine modulation on brassinosteroid response in rice. Plant Signal Behav. 4: 438-439.

Tong H, Jin Y, Liu W,Li F, Fang J, Yin Y, Qian Q, Zhu L, Chu C (2009) DWARF ANDLOW-TILLERING, a new member of GRAS family, plays positive roles in brassinosteroid signaling in rice. Plant J. 58: 803-816.

Luo A, Qian Q, YingH, Liu X, Yin C, Lan Y, Tang J, Tang Z, Cao S, Wang X, Xia K, FuX, Luo D, Chu C (2006) EUI1, encoding a putative cytochrome P450 monooxygenase, regulates the internode elongation by modulating GA responses in rice. Plant Cell Physiol. 47: 181-191. 



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