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南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬建民院士團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)水稻細(xì)胞壁合成重要因子BP1

閱讀:923        發(fā)布時間:2020-12-11

細(xì)胞壁對植物的生長發(fā)育、信號感知、環(huán)境適應(yīng)等具有重要作用。植物細(xì)胞壁的形成受復(fù)雜且精細(xì)的時空網(wǎng)絡(luò)調(diào)控,涉及到眾多的酶類、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和多種物質(zhì)代謝及修飾過程。據(jù)日本學(xué)者報道,植物中有超過10%的基因參與到細(xì)胞壁相關(guān)代謝。禾谷類作物的細(xì)胞壁研究,尤其是次生細(xì)胞壁的研究對提升作物莖稈機(jī)械強(qiáng)度和培育抗倒伏品種具有重要意義

核苷糖是植物細(xì)胞壁多聚糖合成的活化底物,主要由核苷糖轉(zhuǎn)化酶催化形成。尿苷二磷酸葡萄糖差向異構(gòu)酶基因(UDP-glucose 4-epimerase, UGE)是一類重要的核苷糖轉(zhuǎn)化酶,催化尿苷二磷酸葡萄糖和尿苷二磷酸半乳糖的相互轉(zhuǎn)化,水稻中存在5個同源蛋白,包括1個葉綠體定位和4個胞質(zhì)定位基因。葉綠體定位的UGE基因(PHD1)主要參與糖脂的生物合成以及光合膜的生物發(fā)生過程,而胞質(zhì)定位的UGE基因的功能有待研究。

JIPB近日在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實驗室萬建民院士團(tuán)隊題為“BRITTLE PLANT1 is required for normal cell wall composition and mechanical strength in rice”的研究論文,該研究發(fā)現(xiàn)編碼水稻尿苷二磷酸葡萄糖差向異構(gòu)酶基因2(UGE2/BP1)突變導(dǎo)致水稻細(xì)胞壁組分發(fā)生改變,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)在突變體中含量下降。另外,突變體中纖維素的含量也下降,進(jìn)而導(dǎo)致次生細(xì)胞壁變薄,植株變脆。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)UGE2/BP1可與同源蛋白UGE1、UGE4互作,并且與UDP半乳糖轉(zhuǎn)運(yùn)子2(UGT2)和UDP半乳糖轉(zhuǎn)運(yùn)子3(UGT3)也能發(fā)生互作,參與調(diào)控細(xì)胞壁組分的合成。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后張元燕為該論文的作者,王益華教授與王春明教授為該論文的共同作者,萬建民院士為通訊作者。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)吳藹民教授,澳大利亞墨爾本大學(xué)博士后Carsten RautengartenJoshua L. Heazlewood教授也參與了此項研究。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃及江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新基金的資助。

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