迷信家提醒水稻糖基转移酶调控粒型与抗逆新机制

By | 2020年7月26日
  中国迷信院份子动物迷信杰出翻新中心林鸿宣院士钻研组揭示了水稻糖基转移酶影响代谢流从新定向,进而同时调控水稻子粒巨细与抗逆性的新机制。5月26日,该钻研效果论文宣布于《天然—通信》。
 
  粒型是影响水稻产量的次要要素之一,同时水稻产量常常蒙受干旱、高盐以及低温等非生物勒迫的影响,若何进步水稻产量的同时加强水稻抗逆性是对科研职员以及育种工作者的应战课题。动物需一直调全体内代谢流以顺应没有同发育期间以及成长环境,但正在作物中对此理解甚少。
 
  林鸿宣钻研组经过图位克隆的办法定位克隆到一个同时调控水稻粒型与抗逆性的QTL GSA1。GSA1是粒型与抗逆性的正向调控因子,过表白GSA1添加水稻子粒巨细以及粒重,同时进步水稻对高盐、干旱及低温的抗性。核苷酸多态性剖析显示,GSA1正在非洲家养稻驯化为非洲栽培稻和亚洲家养稻驯化为粳稻的进程中遭到人工抉择。GSA1编码一个水稻糖基转移酶UGT83A1,体外试验证明GSA1具备广谱的糖基转移酶活性,以尿苷二磷酸(UDP)为糖基供体,以山奈酚、柚皮素及槲皮素等黄酮类代谢物为糖基转移受体,调控水稻体内黄酮糖苷谱,直接影响黄酮介导的成长素极性运输及成长素相干基因表白量,终极经过影响细胞割裂以及细胞增殖而调控水稻粒型。同时GSA1也能够将松柏醇、对香豆醇及芥子醇等木质素单体作为糖基转移受体,进而调控木质素含量,这可能也是调控水稻粒型的缘由。GSA1CG14(非洲稻位点)中位于PSPG激进构造域内的氨基酸变异A349T招致GSA1CG14连系UDP的才能比GSA1WYJ(亚洲稻位点)显著降落,糖基转移酶活性明显升高,而位于非激进域的氨基酸变异A246V则对底物连系及糖基转移酶活性无影响。木质素分解路子和黄酮代谢路子是苯丙烷通路的首要分支。
 
  进一步钻研标明,顺境勒迫下GSA1参加代谢流从木质素分解路子从新定向于黄酮糖苷分解路子,木质素分解路子下调而黄酮糖苷包罗花青素分解相干通路上调,招致水稻抗逆性的加强。适量表白GSA1WYJ明显添加顺境勒迫下黄酮糖苷及花青素的含量,惹起水稻抗逆性加强。而敲除了GSA1造成顺境下代谢流从新定向的错乱,黄酮糖苷分解碰壁,水稻抗逆性削弱。
 
  专家示意,该钻研揭示了糖基转移酶经过调控代谢流从新定向进而同时调控水稻粒型与抗逆性的新机制,为培育高产高抗作物新种类提供了有代价的基因资本。
 
  据悉,该工作取得科技部、中国迷信院、国度天然迷信基金的赞助。
 
  相干论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16403-5