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OsWRKY53调控水稻株型和粒型方面取得新进展

时间:2021-06-23      阅读:308

 

水稻的株型和粒型是影响产量的重要因素,油菜素内酯(BR)和MAPK信号在调控水稻株型及粒型上都具有重要作用。目前,已有多个BR信号(OsGSK2-OsBZR1)和MAPK信号(OsMAPKKK10-OsMAPKK4-OsMAPK6)途径的重要组分被鉴定出来,然而,仍有很多相关的科学问题有待解决和研究,如OsGSK2介导的BR信号途径是否还有新的组分?OsWRKY53是否作为OsMAPK6下游靶基因参与调控水稻株型和粒型?BR与MAPK信号之间是否存在信号交流?

该研究发现水稻转录因子OsWRKY53能够作为BR和MAPK信号的信号枢纽参与调控水稻株型和粒型。

该团队在前期的工作中发现,OsWRKY53正调控水稻粒型和叶倾角的大小,是水稻BR信号的正调控因子;OsMAPK6能够磷酸化OsWRKY53,而且OsMAPK6对OsWRKY53的磷酸化能够增强OsWRKY53的生物功能。在此基础上,通过分析OsWRKY53与OsMAPKKK10-OsMAPKK4-OsMAPK6组分的双突变体表型,在遗传学上证明OsWRKY53是MAPK信号的底物,能够参与调控水稻叶倾角和粒型。

为解析OsWRKY53在BR信号转导通路中的作用位点和作用机制,我们发现OsWRKY53能够与BR信号负调控因子OsGSK2结合,且OsGSK2通过磷酸化OsWRKY53降低其蛋白稳定性;在OsGSK2-RNAi (Gi)转基因水稻中敲除OsWRKY53基因后,能很大程度的恢复Gi的表型(BR信号增强、叶夹角增大、粒型增大)至野生型水平;转录组分析发现,OsWRKY53与OsGSK2具有相反的调控模式,wrky53能不同程度的恢复Gi调控的基因的表达。以上结果表明,在BR信号转导通路中,OsWRKY53是OsGSK2的靶基因之一。

同时,OsWRKY53与OsBZR1能够相互结合,二者协同抑制BR生物合成基因OsD2的表达;在Osbzr1-D中敲除OsWRKY53基因后,并不影响Osbzr1-D BR信号增强的表型;而在Osbzr1-D中过量表达OsWRKY53基因后,双突变体表现出更加显着的BR信号增强的表型,表明在BR信号转导通路中,OsWRKY53与OsBZR1以一种平行的关系,协同调控水稻BR信号反应。

以上研究证明OsWRKY53是OsGSK2和OsMAPK6的共同磷酸化底物,但是OsWRKY53的功能发挥是有组织特异性的,例如,在粒型的调控上,OsGSK2和OsWRKY53主要调控细胞大小,微效调控细胞数目;而OsMAPK6主要调控细胞数目,微效调控细胞大小

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