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水稻中一个油菜素内酯不敏感突变体的图位克隆

2014-06-13祝步拓路铁刚

生物技术进展 2014年4期
关键词:水稻

祝步拓, 张 芊, 路铁刚

中国农业科学院生物技术研究所,北京100081

油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)是植物体内广泛存在的一类甾醇类激素,在植物根茎伸长、维管束分化、光形态建成、种子发芽、生殖发育和向性建成等生长发育过程中发挥着重要作用,此外油菜素内酯还能提高植物的抗逆性和抗病性[1,2]。对于油菜素内酯作用及信号转导的研究已成为植物科学研究的热点。

基于拟南芥突变体的研究,BRs信号转导途径网络调控机制已基本清晰。通过对BRs不敏感突变体bri1(brassinosteriod-insensitive 1)的研究,克隆到了BRs的受体基因BRI1[3]。此突变体表现为矮小、叶片卷曲、叶色深绿、育性下降且不能被外源施加BRs所恢复。此后通过对BRI互作蛋白的研究进一步发现了 BAK1[4,5]。研究表明,BRs在细胞表面与受体BRI1结合,诱导BRI1和激酶抑制蛋白BKI1解离,同时介导BRI1与另一个跨膜受体激酶BAK1结合,BRI1和BAK1蛋白相互磷酸化,介导BR信号的转导。BIN2和BSU1是BRs信号转导过程中的重要组分,当BRs和BRI1蛋白结合时激活BSU1同时使BIN2失活,从而导致下游蛋白BZR1和BES1去磷酸化而激活,BZR1和BES1在核内积累,直接调控BRs调节相关基因的表达;当BRs和BRI1解离时,BIN2被激活,进而 BIN2磷酸化 BZR1和 BES1,从而导致BZR1和BES1的失活[6]。

水稻是全世界最主要的粮食作物之一,油菜素内酯可直接影响水稻的株型,进而影响水稻的生物量和产量[7]。随着水稻基因组学的迅速发展和一系列水稻BRs相关突变体的发现,越来越多的水稻BRs合成和信号转导的关键元件被克隆和印证。水稻BR合成突变体(d2,dl1,brd1和brd2),表现为矮小、去黄化、卷叶和叶直立等表型[8~11]。……

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