東北地理所在水稻BR信號(hào)和株型調(diào)控方面取得重要進(jìn)展
BR是一種重要的甾醇類植物激素，參與調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)方面，包括調(diào)控植物的株型、細(xì)胞的分裂、細(xì)胞的伸長(zhǎng)、維管束的分化、光形態(tài)的建成以及響應(yīng)各種生物和非生物脅迫。BR信號(hào)元件及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在雙子葉模式植物擬南芥中已經(jīng)被研究的比較清楚，而在單子葉模式植物水稻中研究的相對(duì)比較少，水稻BR信號(hào)元件及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有待挖掘和闡明。
本研究首次發(fā)現(xiàn)水稻轉(zhuǎn)錄因子OsWRKY53能夠正向調(diào)控BR信號(hào)，OsWRKY53基因過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻（OsWRKY53-OE）呈現(xiàn)出葉傾角增大、種子增大、其葉傾角對(duì)外源的BR處理超敏感等一系列BR信號(hào)增強(qiáng)的表型；而敲除突變體（oswrky53）表現(xiàn)出葉傾角變小、種子變小、株高變矮、其葉傾角對(duì)外源的BR處理敏感性下降等一系列BR信號(hào)缺陷的表型。說明OsWRKY53是BR信號(hào)的一個(gè)新的正調(diào)控因子。
進(jìn)一步研究分析發(fā)現(xiàn)，OsWRKY53與絲裂原激活蛋白激酶OsMAPK6之間存在互作關(guān)系，并且OsMAPK6能夠磷酸化OsWRKY53。體外激酶測(cè)定實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)OsWRKY53N端SP cluster 序列中的Ser是主要的OsMAPK6磷酸化位點(diǎn)。將其中的Ser突變成Ala后，由于不能被OsMAPK6磷酸化，OsWRKY53(SA)過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻表現(xiàn)出與野生型類似的表型；而將其中的Ser突變成Asp后，由于能夠被OsMAPK6組成型磷酸化，OsWRKY53(SD)過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻呈現(xiàn)出更加顯著的BR信號(hào)增強(qiáng)的表型。說明OsWRKY53被OsMAPK6磷酸化是其發(fā)揮BR信號(hào)正調(diào)控因子功能的關(guān)鍵。
總之，本研究揭示了水稻轉(zhuǎn)錄因子OsWRKY53能夠正向調(diào)控BR信號(hào)和水稻株型，這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了BR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，而且挖掘了OsWRKY53未被報(bào)道的生物功能，對(duì)不同激素之間信號(hào)識(shí)別、信號(hào)交流和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)提供新的研究思路和研究視角，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
本研究成果于2017年9月在植物學(xué)國(guó)際知名雜志Plant Physiology上在線發(fā)表，東北地理所田曉杰博士為論文第一作者，卜慶云研究員為論文通訊作者，相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、黑龍江省自然科學(xué)基金的資助。
論文信息：
XiaojieTian, Xiufeng Li, Wenjia Zhou, YuekunRen, Zhenyu Wang, ZhiqiLiu, Jiaqi Tang, Hongning Tong, Jun Fang, Qingyun Bu, Plant Physiol. Sep 2017, pp.00946.2017; DOI: https://doi.org/10.1104/pp.17.00946.
論文連接：
http://www.plantphysiol.org/content/early/2017/09/11/pp.17.00946
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