《转录因子调控水稻细胞壁合成机理研究获进展》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: zhangyi8606
  • 发布时间:2018-08-28
  • 水稻是最重要的粮食作物之一,细胞壁的组分是木质纤维素,它们提供了茎秆的支撑力和防御能力,同时作为最重要的生物质能源,秸秆的降解和转化也一直受到关注。转录因子是水稻农艺性状形成的一类重要调控因素,涉及产量、株高、生育期等,但如何影响水稻细胞壁的合成鲜有报道。

    中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴跃进课题组与中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组合作,前期通过重离子诱变获得一个转录因子调控的水稻脆秆突变体cef1,研究表明cef1的脆性是由转录因子OsMyb103L功能缺失造成的,通过调控纤维素合成来影响细胞壁结构(Plant Molecular Biology,2015)。近期研究团队从反向遗传学途径,利用酵母单杂技术,对调控水稻细胞壁纤维素合成的转录因子OsMYB61进行文库筛选,获得NAC家族的一个转录因子OsSND2,研究表明OsSND2能够结合OsMYB61的启动子,调控OsMYB61的功能表达,影响纤维素的合成,从而导致细胞壁的结构变异。进一步研究还发现OsSND2能够调控多个与细胞壁合成有关的MYB转录因子,是此途径控制纤维素合成的“总开关”,具有重要的应用价值。该研究揭示了水稻转录因子调控细胞壁合成的关键机制,为水稻抗倒伏和秸秆还田品种的分子设计育种奠定了理论基础。相关研究成果近期发表在Rice 期刊上,吴跃进课题组助理研究员叶亚峰和已毕业的博士生吴昆为论文的共同第一作者。

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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-08-25
    • 水稻是最重要的粮食作物之一,细胞壁的组分是木质纤维素,它们提供了茎秆的支撑力和防御能力,同时作为最重要的生物质能源,秸秆的降解和转化也一直受到关注。转录因子是水稻农艺性状形成的一类重要调控因素,涉及产量、株高、生育期等,但如何影响水稻细胞壁的合成鲜有报道。 中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴跃进课题组与中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组合作,前期通过重离子诱变获得一个转录因子调控的水稻脆秆突变体cef1,研究表明cef1的脆性是由转录因子OsMyb103L功能缺失造成的,通过调控纤维素合成来影响细胞壁结构(Plant Molecular Biology,2015)。 近期研究团队从反向遗传学途径,利用酵母单杂技术,对调控水稻细胞壁纤维素合成的转录因子OsMYB61进行文库筛选,获得NAC家族的一个转录因子OsSND2,研究表明OsSND2能够结合OsMYB61的启动子,调控OsMYB61的功能表达,影响纤维素的合成,从而导致细胞壁的结构变异。进一步研究还发现OsSND2能够调控多个与细胞壁合成有关的MYB转录因子,是此途径控制纤维素合成的“总开关”,具有重要的应用价值。该研究揭示了水稻转录因子调控细胞壁合成的关键机制,为水稻抗倒伏和秸秆还田品种的分子设计育种奠定了理论基础。相关研究成果近期发表在Rice 期刊上,吴跃进课题组助理研究员叶亚峰和已毕业的博士生吴昆为论文的共同第一作者。
  • 《中国科学家发现乙烯调控细胞壁合成抑制水稻根生长的新机制》

    • 来源专题:农业生物安全
    • 编译者:李周晶
    • 发布时间:2024-07-15
    •    乙烯在调节植物生长发育和环境适应性方面发挥着重要的作用。目前,对乙烯信号转导通路的解析已较为清楚。乙烯信号经各组分的转导,从内质网到胞质,最终流向细胞核,促进核心转录因子ETHYLENE-INSENSITIVE3/EIN3-LIKE1 (EIN3/EIL1) 在细胞核中积累。然而,人们对乙烯是如何通过影响下游生物学过程来调控生长的认识还较为有限。细胞壁由大分子多糖、高度糖基化的蛋白质和木质素组成,具有复杂的结构,它与植物细胞的形态发生密切相关,并最终决定了器官的可塑性生长。      ?中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松研究组和周奕华研究组通过分析水稻根部乙烯反应过程中,细胞壁形态、组分和合成相关基因表达等方面的变化,发现乙烯能促使细胞壁增厚和细胞壁合成相关基因的表达上调,其中包括了CELLULOSE SYNTHASE-LIKE C1, 2, 7, 9, 10 (OsCSLC1, 2, 7, 9, 10)和CELLULOSE SYNTHASE A3, 4, 7, 9 (OsCESA3, 4, 7, 9)。通过基因过表达材料和突变体的表型分析,发现参与水稻木葡聚糖(Xyloglucan, XyG)主链合成的葡聚糖合酶基因OsCSLC2及其同源基因,在乙烯促进根部细胞壁中木葡聚糖合成和乙烯抑制根生长过程中发挥了重要作用。乙烯主要诱导木葡聚糖在水稻根尖伸长区和分化区的表皮细胞壁中积累。此外,乙烯还增强了由纤维素合酶CELLULOSE SYNTHASE A催化的纤维素(Cellulose)在细胞壁中的沉积。在遗传互作关系中,OsCSLC2作用于ETHYLENE-INSENSITIVE3-LIKE1(OsEIL1)介导的乙烯信号下游,并且OsEIL1直接激活OsCSLC1, 2, 7, 9基因的表达。此外,生长素信号通路协同参与上述调控过程。乙烯促进木葡聚糖和纤维素的积累,可能加强了细胞壁中木葡聚糖和纤维素交联网络(XyG-cellulose crosslinking network)的形成,从而限制了细胞壁的延展性和细胞的伸长,最终抑制了根的生长。这些发现将植物激素信号与细胞壁的合成联系起来,拓宽了我们对水稻和其他作物根生长可塑性的理解。此外,该研究还发现,CSLC家族基因也参与调控水稻籽粒大小、种子表皮株高、结实率和根系形态等多种农艺性状。       该项研究以“CELLULOSE SYNTHASE-LIKE C proteins modulate cell wall establishment during ethylene-mediated root growth inhibition in rice”为题,于2024年6月29日在线发表于The Plant Cell (DOI:10.1093/plcell/koae195)。