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獨(dú)腳金內(nèi)酯：改良水稻株型“利器”
點(diǎn)擊次數(shù)：190 發(fā)布時(shí)間：2016-12-31
獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種新型植物激素。2008年，研究人員才認(rèn)識(shí)到其生理學(xué)功能是調(diào)控植物分枝，作物上稱為“分蘗”。
*遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員王永紅向《中國科學(xué)報(bào)》記者介紹：“像水稻(Rice)一樣的農(nóng)作物的分蘗數(shù)目直接決定了單位面積的產(chǎn)量，因此，與調(diào)控分蘗相關(guān)的獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有重要應(yīng)用價(jià)值的激素。”
圍繞獨(dú)腳金內(nèi)酯的合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等科學(xué)問題，研究人員們在“植物激素作用的分子機(jī)理”重大研究計(jì)劃（以下簡稱“重大計(jì)劃”）的資助下，取得了諸多突破性的進(jìn)展，推動(dòng)我國在獨(dú)腳金內(nèi)酯作用機(jī)理的研究領(lǐng)域走向世界前列。
在該重大研究計(jì)劃的支持下，激素生物學(xué)家們和農(nóng)學(xué)家密切合作，利用育種家提供的一系列水稻(Rice)矮桿多分蘗突變體等為材料開展研究，包括d27、d14、d53等。例如，李家洋院士課題組通過對水稻(Rice)矮稈多分蘗突變體d27的研究，發(fā)現(xiàn)了調(diào)控獨(dú)腳金內(nèi)酯合成的重要基因D27。他們還與化學(xué)家合作，在我國建立起了獨(dú)腳金內(nèi)酯及其代謝中間產(chǎn)物的檢測技術(shù)體系，成為目前上極少數(shù)幾個(gè)可以準(zhǔn)確測定獨(dú)腳金內(nèi)酯的機(jī)構(gòu)之一。
激素受體的鑒定也是激素生物學(xué)研究熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。為鑒定獨(dú)腳金內(nèi)酯的受體，本重大計(jì)劃大力推動(dòng)了與物理學(xué)的交叉，吸引結(jié)構(gòu)生物學(xué)家的加盟。清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院謝道昕課題組初步從結(jié)構(gòu)生物學(xué)的角度證明D14是獨(dú)腳金內(nèi)酯的受體蛋白,并通過與結(jié)構(gòu)生物學(xué)家的深入交叉合作，闡明了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的“酶-底物—活性分子—受體”新型識(shí)別規(guī)律。
為了進(jìn)一步闡明獨(dú)腳金內(nèi)酯的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及其調(diào)控植物生長發(fā)育的機(jī)理，2013年，李家洋院士課題組與中科院上海藥物所徐華強(qiáng)課題組、中國水稻(Rice)研究所錢前課題組合作通過分析水稻(Rice)矮稈多分蘗突變體d53，鑒定了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的新元件D53。據(jù)介紹，D53編碼了一種酶，這種酶與其他蛋白相互作用，能夠抑制獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)通路(Signaling Pathway)下游靶基因的表達(dá)，從而抑制該信號(hào)通路(Signaling Pathway)。
同行們對這項(xiàng)成果予以高度評價(jià)，認(rèn)為這項(xiàng)突破性的研究成果確立了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基本框架。
zui近，研究人員還發(fā)現(xiàn)獨(dú)腳金內(nèi)酯不僅可以調(diào)控分蘗數(shù)目，還能通過抑制生長素合成調(diào)控水稻(Rice)地上部分重力反應(yīng)及分蘗角度。該研究結(jié)果不僅揭示了獨(dú)腳金內(nèi)酯新的生物學(xué)功能，而且闡明了一個(gè)新的水稻(Rice)分蘗調(diào)控機(jī)制，表明獨(dú)腳金內(nèi)酯可以作為改良水稻(Rice)株型的有效工具。
中國研究人員相信，未來，我國在新激素獨(dú)腳金內(nèi)酯的代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究領(lǐng)域?qū)⒃趯W(xué)術(shù)界繼續(xù)發(fā)揮開創(chuàng)和作用。