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綠色革命小麥何以矮化?新發(fā)現(xiàn)或摸清相關(guān)機(jī)制

2023-04-13 10:55:16   

小麥?zhǔn)侨蚍植甲顬閺V泛的糧食作物,世界上有超過(guò)40%的人口以小麥為主食,在我國(guó),小麥也是兩大口糧之一。

20世紀(jì)60年代綠色革命期間,利用Rht-B1b和Rht-D1b半矮化等位基因,降低小麥株高,產(chǎn)生半矮化表型,提高了小麥抗倒伏能力和收獲指數(shù),從而實(shí)現(xiàn)了小麥的增產(chǎn)。然而,穩(wěn)定的Rht-B1b蛋白如何被激活或調(diào)控實(shí)現(xiàn)降低小麥株高的分子基礎(chǔ)仍然未知。

綠色革命小麥何以矮化?新發(fā)現(xiàn)或摸清相關(guān)機(jī)制

小麥綠色革命蛋白R(shí)ht-B1b磷酸化調(diào)控的分子機(jī)制

近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)克隆了小麥矮稈基因GSK3,并揭示了該基因通過(guò)編碼蛋白激酶磷酸化小麥綠色革命蛋白R(shí)ht-B1b來(lái)降低株高的分子機(jī)制,為小麥株型遺傳改良提供了新思路。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《植物細(xì)胞(Plant Cell)》上。

科研人員篩選到一個(gè)矮稈、葉片直立生長(zhǎng)的小麥突變體,通過(guò)對(duì)該突變體的分析,克隆到功能獲得性GSK3等位基因;該突變體表現(xiàn)出對(duì)植物激素油菜素內(nèi)酯不敏感表型,表明GSK3參與調(diào)控小麥油菜素內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)GSK3激酶可以與小麥綠色革命蛋白R(shí)ht-B1b相互作用并介導(dǎo)蛋白磷酸化,進(jìn)而降低小麥株高。

該研究是小麥綠色革命分子基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要進(jìn)展,揭示了Rht-B1b蛋白磷酸化調(diào)控的分子機(jī)制:Rht-B1b蛋白不僅需要逃避赤霉素誘導(dǎo)的蛋白降解,還需要GSK3介導(dǎo)的磷酸化來(lái)增強(qiáng)其活性和穩(wěn)定性,才能發(fā)揮其降低小麥株高的生物學(xué)功能。該研究為小麥株型遺傳改良提供了理論基礎(chǔ)和新思路。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。

來(lái)源:光明網(wǎng)
編輯:牛姣
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