生命科学学院秦跟基课题组与合作者发现植物分
来源:冰雪网 发表于2019-08-01 21:28:26 编辑:陈坤
摘要: 植物分枝是影响植物株型的要害要素,不只对植物适应环境十分重要,也影响农作物和园艺作物的培养方法或产值,因而解析植物分枝构成的分子调控机制

 

生命科学学院秦跟基课题组与合作者发现植物分枝调控的新机制

 

生命科学学院秦跟基课题组与合作者发现植物分枝调控的新机制

 

 

生命科学学院秦跟基课题组与合作者发现植物分枝调控的新机制

植物分枝是影响植物株型的要害要素,不只对植物适应环境十分重要,也影响农作物和园艺作物的培养方法或产值,因而解析植物分枝构成的分子调控机制具有重要理论和使用价值。

 

植物分枝在构成过程中,首先在叶的基部叶腋处构成腋芽,然后腋芽活性决议了腋芽构成休眠芽仍是持续成长构成分枝。现在已发现TCP转录因子宗族的BRANCHED1 (BRC1)是形式植物拟南芥中腋芽活性调控的要害因子。TCP中的“T”是来自于玉米的闻名驯化基因TB1,其活性的添加使大刍草被驯化为培养玉米时分枝削减,BRC1便是TB1在拟南芥中的直系同源基因,功用十分保存。BRC1/TB1不只在拟南芥和玉米中调控分枝,在许多其他重要农作物如水稻、高粱、西红柿、豌豆以及马铃薯中均具有调控分枝的效果。BRC1/TB1的重要性也显现在其受多种影响分枝的表里要素如光、独角金内酯和细胞分裂素等在转录水平上调控其表达,因而其处于分枝调控的中心环节。但是,BRC1/TB1在蛋白水平上的调控机制还很不清楚。

北京大学生命科学学院秦跟基课题组经过遗传挑选初次发现了一个调控植物叶片发育的重要基因TIE1,该基因编码一个转录按捺因子(Tao et al., 2019, Plant Cell)。在此研讨基础上,该团队与来自西班牙的合作者发现,过量表达TIE1不只使叶片形状发生变化,也使植物的分枝增多(图1A),深入分析标明TIE1能特异地在腋芽部位表达,而且表达量跟着腋芽的发育而下降(图1B)。遗传依据进一步证明了TIE1在植物分枝构成过程中起到重要调控效果,当TIE1功用下降时,植物的分枝显着削减。他们发现TIE1蛋白可与BRC1蛋白直接相互效果,而且确认了TIE1与BRC1相互效果的区域是BRC1中结合DNA的TCP保存域。转录组测序确认了TIE1和BRC1共调控多个与分枝相关的基因,包含已知的BRC1直接下流基因如HB21、HB40和HB53。最终该研讨确认TIE1是经过在蛋白水平上按捺BRC1的活性来调控其下流基因,然后操控植物分枝的分子机制(图1C)。

 

该研讨不只初次发现一个转录按捺因子在蛋白水平上按捺BRC1/TB1的功用,也提醒了一种植物怎么依据表里环境精密调控BRC1/TB1的活性然后灵敏地操控植物分枝的分子机制。这一重要发现为农作物分子规划育种供给了理论基础和基因资源。该效果最近以题为“The TIE1 Transcriptional Repressor Controls Shoot Branching by Directly Repressing BRANCHED1 in Arabidopsis”在线宣布在世界闻名学术期刊PLOS Genetics上。

 

图1. TIE1调控植物分枝。(A)TIE1过量表达引起植物分枝添加;(B)TIE1特异在腋芽中表达;(C)TIE1调控分枝的作业模型。TIE1经过和BRC1直接相互效果,经过招募共按捺子TPL或影响BRC1与启动子的结合来按捺BRC1的功用,然后影响下流分枝相关基因HB53等的表达,然后调控植物分枝。

 

南边科技大学副研讨员杨琰博士和马德里自治大学博士后Michael Nicolas博士为一起榜首作者。北京大学生命科学学院、现代农学院的秦跟基教授和马德里自治大学的Pilar Cubas教授是该论文的一起通讯作者。值得一提的是,秦跟基教授团队近年来从解析叶片发育分子机制下手,经过遗传、生化和分子生物学等手法研讨以TCP转录因子和TIE1转录按捺因子为中心的植物叶片发育和分枝构成的植物器官发育的中心保存调控机制,先后在Plant Cell(Tao et al., 2019;Guo et al., 2019;Zhang et al., 2019)、Cell Research(Wei et al., 2019)和PLOS Genetics(Yang et al., 2019)等世界闻名期刊上宣布多篇相关重要原创效果。该研讨得到了国家重点研制方案、农业部转基因严重专项、西班牙经济部(MINECO)以及北京大学蛋白质与植物基因研讨国家重点实验室的赞助。

修改:山石

 

 

 

 

责编:白杨

 

 

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