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亿博娱乐研究揭示决定水稻穗发育细胞命运的SPL6-IRE1调控机制

2018-05-31 00:05

  4月10日,国际学术期刊《天然-动物》(Nature Plants)在线颁发了中国科学院分子动物科学杰出立异核心/动物心理生态研究所郭房庆研究组的最新研究论文,题为SPL6 represses signaling outputs of ER stress in control of panicle cell death in rice。研究成果揭示水稻SBP-box家族转录因子SPL6抑止细胞内质网勒迫感应因子(ER-stress sensor)IRE1的转录,节制勒迫信号的输出强度;SPL6在穗发育过程中呈现顶端高程度表达样式,其功能缺失导致IRE1过度表达,形成细胞内质网勒迫信号输出失控和下流基因过激表达,导致顶端小穗细胞衰老退化和穗“光头”性状发生。因而,SPL6作为细胞内质网勒迫信号路子的上游调控环节因子,调理勒迫信号输出的时空强度和均衡,进而决定水稻穗发育过程中的细胞存活命运。

  水稻穗顶部退化形成的白化现象(俗称“光头”)是水稻出产实践过程中一个晦气性状,m5 彩票官方平台导致每穗谷粒数目显著削减, 健壮率显著降低,严峻影响水稻产量。育种学家发觉水稻穗顶部小穗退化现象受栽培情况前提(如温度和湿度等)的影响。

  在破译水稻顶端小穗退化的遗传机制过程中,郭房庆研究组采纳了和以往研究者分歧的策略和手艺路径。通过操纵反向遗传学的手段,从高通量筛选和获得水稻穗发育特异表达转录因子基因入手,筛选了一批在水稻穗发育过程中特异表达的转录因子作为重点研究对象。此中发觉水稻SBP-box家族转录因子SPL6功能缺失突变体呈现较着的穗顶端退化的“光头”表型。遗传互补尝试表白突变体的顶端穗退化表型是因为SPL6突变所导致。细胞学和生化阐发显示spl6突变体顶端小穗在一般发展前提下呈现较着的细胞法式化灭亡(PCD)特征。在系统阐发下流调控靶点基因的根本上,发觉SPL6突变体顶端小穗细胞内质网勒迫感应因子(ER-stress sensor)IRE1的转录程度及卵白程度显著添加。多项分子生物学和生化证据表白,SPL6作为转录因子通过特异连系IRE1的启动子,抑止IRE1的表达。通过SPL6启动子,组织特同性干扰(RNAi)SPL6突变体内IRE1的表达程度,能够部门恢复顶端小穗退化表型,为IRE1高程度表达形成突变体穗“光头”性状成立了遗传联系。内质网勒迫感应因子IRE1兼具卵白激酶和核酸内切酶的活性。突变体中IRE1卵白的失控性过度累积启动下流靶点基因bZIP50 转录因子mRNA的大量剪切,翻译后的bZIP50卵白进入细胞核激活其下流调控基因的表达,此中包罗大量的PCD相关标记基因,导致细胞在一般发展前提下处于内质网勒迫过激形态,并最终惹起细胞衰老退化和穗“光头”性状发生。

  尝试室工作人员王庆龙作为论文第一作者承担了大部门的研究工作。该工作获得了中科院先导B培育项目、国度科技部和国度天然科学基金委员会等项目标赞助。

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