水稻叶夹角调控的分子机理研究取得新进展
发表日期：2012-03-18 12:23PM 阅览次数：
中国科学院遗传与发育生物学研究所， 2012-01-10
细胞壁是由纤维素、半纤维素和果胶构成的复杂多糖网络结构，为植物体提供机械支撑。水稻细胞壁研究对于抗倒伏等农艺性状的改良具有重要意义。水稻叶片夹角是影响产量的重要农艺性状，直立的叶片可显著提高光合效率和植株密植度，进而增加产量。目前已报道的调控水稻叶片夹角的基因多与油菜素内酯或其他激素引起的细胞增殖或膨大有关。对细胞壁调控叶夹角的作用机制还知之甚少。
我们对一叶片夹角增大的水稻突变体开展研究，发现突变体叶枕部位机械组织显著变小、细胞壁主要成分纤维素和木聚糖含量下降，导致叶枕部位机械强度下降、叶夹角增大，但对油菜素内酯的反应正常。研究表明突变体表型是由MAPKKK家族C组成员ILA1基因的T-DNA插入突变引起。酶活实验确定ILA1具有丝氨酸\苏氨酸激酶活性。亚细胞定位研究发现ILA1主要定位于细胞核内，而且在叶枕的维管束中表达量较高。酵母两杂交鉴定出6个与ILA1相互作用的未知功能的蛋白IIP，并得到了BiFC和CoIP实验的验证。体外磷酸化实验证明ILA1可直接磷酸化互作蛋白IIP4。芯片分析发现多个细胞壁合成关键基因的表达在突变体中显著下调。
该研究发现ILA1介导的信号途径调控叶枕部位机械组织的形成，是尚未报道过的调控水稻叶片夹角的新机制。这项工作已于2011年12月28日在The Plant Cell杂志上在线发表（DOI:10.1105/tpc.111.093419）。华中农业大学熊立仲课题组宁婧和我所周奕华课题组张保才为该论文的共同第一作者。该研究是由两个课题组合作完成的，并得到了国家自然科学基金和863项目的资助。
