東北地理所在水稻抗逆分子機制研究上取得重要進展
表皮蠟質(zhì)是植物最外面的疏水層，對于植物防御環(huán)境脅迫有重要保護作用，尤其在干旱脅迫條件下減少植物非氣孔途徑的水分流失具有重要作用。關(guān)于蠟質(zhì)合成途徑關(guān)鍵酶的編碼基因，以及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子研究較多，而對于蠟質(zhì)合成翻譯后調(diào)控機制的研究鮮見報道。
本研究首次發(fā)現(xiàn)水稻Really Interesting New Gene (RING) 類基因DROUGHT HYPERSENSITIVE (DHS) 編碼的蛋白，是重要的蠟質(zhì)合成調(diào)控因子。DHS過量表達植株表皮蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，蠟質(zhì)組分含量與野生型相比顯著降低，對干旱極為敏感；反之，dhs 突變體與野生型相比，蠟質(zhì)組分含量顯著增加，抗旱能力增強。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，DHS具有E3泛素連接酶活性，能夠與HD-ZIP Ⅳ家族轉(zhuǎn)錄因子ROC4相互作用，分析ROC4過量表達植株和基因敲除突變體，發(fā)現(xiàn)ROC4正調(diào)控水稻表皮蠟質(zhì)合成和干旱脅迫反應(yīng)；ROC4體內(nèi)蛋白具有泛素化形式，并受泛素/26蛋白酶體（UPS）途徑介導(dǎo)降解；DHS促進ROC4降解，而dhs突變減緩ROC4降解；遺傳學(xué)分析表明，ROC4作用于DHS下游；DHS-ROC4直接調(diào)控下游靶基因Os-BDG的表達。
綜上所述，DHS通過泛素化降解ROC4，從而負(fù)調(diào)控表皮蠟質(zhì)合成，進而影響水稻抗旱能力，該作用機制的揭示對水稻抗旱育種具有重要的應(yīng)用價值。
圖1. DHS-ROC4共同調(diào)控蠟質(zhì)合成和干旱反應(yīng)示意圖
本研究成果于2017年12月在植物學(xué)國際知名雜志Plant Cell上在線發(fā)表，東北地理所王臻昱助理研究員為論文第一作者，卜慶云研究員為論文通訊作者，相關(guān)工作得到了中國科學(xué)院“分子模塊設(shè)計育種”先導(dǎo)專項和國家自然科學(xué)基金的資助。
論文信息：
Zhenyu Wang, Xiaojie Tian, Qingzhen Zhao, Zhiqi Liu, Xiufeng Li, Yuekun Ren, Jiaqi Tang, Jun Fang, Qijiang Xu, Qingyun Bu, Plant Cell December 2017, DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.17.00823
論文鏈接：
http://www.plantcell.org/content/early/2017/12/13/tpc.17.00823/tab-article-info
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