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植物所揭示光調控種子休眠和萌發新機制

2019-10-10

    休眠是種子植物在長期進化過程中產生的適應性性狀,植物通過抑制種子萌發保證其在逆境中生存。然而,休眠水平過低的作物種子容易出現“胎萌”或穗發芽的現象,導致農業生產中種子產量和質量下降。因此,研究種子休眠和萌發的調控機制對農業生產具有重要指導意義。

  光照是影響種子休眠和萌發的重要環境因素。光敏色素B(phyB)光受體接收光信號并調控內源赤霉素(GA)和脫落酸(ABA)的生物合成和信號轉導,進而調控種子萌發。中國科學院植物研究所林榮呈研究組前期鑒定到兩個MYB類轉錄因子——RVE1(REVEILLE1)和RVE2,發現phyB和RVE1/2不僅參與種子萌發,還能調控種子休眠,揭示了外源光信號通過phyB-RVE1/2-GA3ox2級聯反應控制GA合成進而調節種子休眠和萌發的分子機制(2016年發表于Nature Communications)。

  DELLA蛋白是GA信號轉導的負調控因子。林榮呈研究組最新研究發現,在蛋白水平上,RVE1通過與E3泛素化連接酶SLY1(SLEEPY1)競爭結合DELLA蛋白RGL2進而抑制RGL2發生泛素化降解。在轉錄水平上,RVE1和RGL2協同調控下游靶基因的表達;RGL2能夠增強RVE1的轉錄活性以及與下游基因啟動子的結合強度。phyB通過抑制RVE1和RGL2的轉錄而調控種子的休眠和萌發。該研究不僅闡釋了DELLA蛋白被一個轉錄因子直接穩定的作用模式,而且發現DELLA蛋白可以增強轉錄因子的轉錄活性,為研究DELLA蛋白的作用機制和作用方式增加新的認識。同時,該研究揭示了phyB-RVE1-RGL2模塊通過整合光信號、GA合成以及GA信號通路調控種子休眠和萌發的新機制,將為培育更好適應環境和農業生產的作物新品種提供理論支持。

  該研究結果于10月3日在線發表于國際學術期刊New Phytologist。林榮呈研究組博士后楊立文和已畢業博士蔣志敏為論文共同第一作者,林榮呈為論文通訊作者。該研究工作得到科技部、農業農村部、中科院以及中國博士后基金項目等的支持。

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來源:中國科學院大學

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