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薛红卫研究组发现水稻LC3调控生长素信号和叶倾角

2018年11月29日,《PLoS Genetics》在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所薛红卫研究组题为 “SPOC domain-containing protein Leaf inclination3 interacts with LIP1 to regulate rice leaf inclination through auxin signaling”的研究论文。该研究发现水稻中的一个含有SPOC结构域的蛋白Leaf inclination3 (LC3)通过结合转录因子LIP1共同调控生长素信号,从而调控水稻叶倾角。

水稻是重要的单子叶模式植物,也是我国乃至世界上最主要的粮食作物之一。株型对作物的生产和产量有着重要关系,而叶倾角又是水稻株型的关键组分之一。研究表明,适当的叶倾角有利于提高水稻光合效率,通过合理密植,能够有效提高产量。尽管早已发现植物激素生长素影响叶倾角大小,且其代谢调控因子GH3和信号通路的关键组分IAA、ARF等被报道参与了叶倾角的调控,但相关上游调控因子及机制仍了解较少,有待进一步阐明。研究组在前期工作中发现水稻缺失突变体lc3表现出叶倾角增大的表型,且生长素信号和代谢调控基因OsIAA12和OsGH3.2在突变体中表达量调。进一步的遗传学、细胞生物学等分析表明LC3蛋白作为一个转录抑制子通过与LC3互作的转录因子LIP1协同抑制下游基因OsIAA12和OsGH3.2表达,通过抑制生长素信号,最终调控水稻叶倾角。此外,OsIAA2 通过与OsARF17互作抑制生长素信号,揭示了OsIAA2-OsARF17在叶倾角发育调控中的特定功能。

该研究有助于对生长素信号调控网络的理解。也对研究植物中具有SPOC结构域的蛋白的功能提供了借鉴。值得一提的是,这是首次发现的仅含有SPOC结构域而不含RRM SPEN家族的成员。

博士生陈素卉和周莉娟为论文第一作者。相关工作得到了国家自然科学基金项目(91535201),以及“万人计划”的资助。

论文链接:https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1007829



图:LC3-LIP1复合体通过调节生长素信号与代谢途径控制水稻叶倾角。

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