张志兴 陈 花 敏秀梅 许海龙 宋 果 林文雄,*

多肽配体R18促进水稻弱势籽粒灌浆的初步研究

张志兴1,2陈 花1敏秀梅1许海龙1宋 果1林文雄1,2,*

1福建农林大学生命科学学院, 福建福州, 350002;2福建农林大学 / 福建省农业生态过程与安全监控重点实验室, 福建福州, 350002

14-3-3蛋白在植物生长发育中具有重要的调控作用, 其亚型GF14f在水稻弱势籽粒中高表达是其灌浆结实差的一个重要的原因。本研究首先通过分子对接的方式, 发现多肽R18与GF14f蛋白具有潜在的结合位点, 进而采用体外竞争性实验, 发现R18能够竞争性的与GF14f蛋白结合, 从而导致GF14f与SuS2、SS和AGPS三个互作靶蛋白间的结合力减弱, 与此同时, 体外酶活实验表明, 外源添加R18能够显著提高淀粉合成酶(StSase)、蔗糖合成酶(SuSase)和ADPG焦磷酸化酶(AGPase) 3个酶的活性。免疫共沉淀实验表明, R18在水稻籽粒中除了能和GF14f结合外, 还能与GF14b、GF14c、GF14d及GF14e结合, BiFC结果也证实了上述结果。籽粒灌浆期, 外源喷施60 mg L–1浓度的R18于弱势籽粒上, StSase、SuSase及AGPase酶活性显著提高, 弱势籽粒千粒重及结实率也显著提高。本研究结果表明, 多肽配体R18能够与14-3-3互作靶蛋白竞争性结合, 减弱14-3-3与靶蛋白间的结合力, 进而释放籽粒灌浆过程中蔗糖转化及淀粉合成途径中关键酶的活性, 从而有利于弱势籽粒灌浆充实。

水稻; 弱势籽粒; 灌浆; 14-3-3蛋白; 多肽配体

强弱势籽粒灌浆差异现象已成为水稻科学和生产上长期未解决的难题[1], 特别是近些年来选育的水稻大穗型品种, 虽然其增产潜力大, 但弱势籽粒灌浆差的问题更为突出[2]。……