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万建民院士团队发现水稻细胞壁合成重要因子BP1

点击次数:137 发布时间:2020-12-14

细胞壁对植物的生长发育、信号感知、环境适应等具有重要作用。植物细胞壁的形成受复杂且精细的时空网络调控,涉及到众多的酶类、转运蛋白和多种物质代谢及修饰过程。据日本学者报道,植物中有超过10%的基因参与到细胞壁相关代谢。禾谷类作物的细胞壁研究,尤其是次生细胞壁的研究对提升作物茎秆机械强度和培育抗倒伏品种具有重要意义

核苷糖是植物细胞壁多聚糖合成的活化底物,主要由核苷糖转化酶催化形成。尿苷二磷酸葡萄糖差向异构酶基因(UDP-glucose 4-epimerase, UGE)是一类重要的核苷糖转化酶,催化尿苷二磷酸葡萄糖和尿苷二磷酸半乳糖的相互转化,水稻中存在5个同源蛋白,包括1个叶绿体定位和4个胞质定位基因。叶绿体定位的UGE基因(PHD1)主要参与糖脂的生物合成以及光合膜的生物发生过程,而胞质定位的UGE基因的功能有待研究。

JIPB近日在线发表了南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室万建民院士团队题为“BRITTLE PLANT1 is required for normal cell wall composition and mechanical strength in rice”的研究论文,该研究发现编码水稻尿苷二磷酸葡萄糖差向异构酶基因2(UGE2/BP1)突变导致水稻细胞壁组分发生改变,包括鼠李半乳糖醛酸聚糖IRhamnogalacturonan I、同型半乳糖醛酸聚糖(Homogalacturonan)和阿拉伯半乳聚糖蛋白(Arabinogalactan protein)在突变体中含量下降。另外,突变体中纤维素的含量也下降,进而导致次生细胞壁变薄,植株变脆。进一步研究发现UGE2/BP1可与同源蛋白UGE1、UGE4互作,并且与UDP半乳糖转运子2(UGT2)和UDP半乳糖转运子3(UGT3)也能发生互作,参与调控细胞壁组分的合成。

 

 

南京农业大学博士后张元燕为该论文的作者,王益华教授与王春明教授为该论文的共同作者,万建民院士为通讯作者。华南农业大学吴蔼民教授,澳大利亚墨尔本大学博士后Carsten RautengartenJoshua L. Heazlewood教授也参与了此项研究。该研究得到了国家重点研发计划及江苏省农业自主创新基金的资助。

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