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PP|华南农业大学王海洋研究团队利用Y2H等技术揭示了玉米基因与转录因子相互作用以调节玉米分蘖和雄穗分枝

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-06-21 10:13:03

独脚金内酯 (SL)是最近发现的一类植物激素,调节着陆地植物的多种发育过程。然而,SL在玉米中的信号转导机制尚不清楚

酵母双杂交

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6月8日华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室王海洋研究团队在plant physiology发表了一篇名为“DWARF53 interacts with transcription factorsUB2/UB3/TSH4 to regulate maize tillering and tassel branching的文章揭示了玉米基因DWARF53 与转录因子 UB2/UB3/TSH4 相互作用以调节玉米分蘖和雄穗分枝。


在这里,我们鉴定了玉米基因DWARF 53(ZmD53),并证明ZmD53与SL受体ZmD14A/B以rac-GR24依赖的方式相互作用。表达Zmd53功能获得突变体的转基因玉米植株对外源rac-GR24处理不敏感,表现出高度的多效性表型,包括过度分蘖和减少的雄穗分枝,表明Zmd53在玉米中作为一个可靠的SL信号阻遏子发挥作用。此外,我们还发现ZmD53与两个同源的玉米SPL转录因子UB3和TSH4相互作用,并抑制它们在TB1上的转录激活活性以促进分蘖。

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ZmD53与UB2/UB3/TSH4之间的蛋白质-蛋白质相互作用。


我们发现,UB2、UB3和TSH4可以相互作用,并且可以直接调节TSH4的表达,从而形成一个正反馈回路。此外,我们证明ZmD53可以抑制UB3和TSH4在其自身启动子上的转录激活活性,从而减少雄穗分枝数。我们的结果揭示了SL信号与协调调控玉米发育的miR156/SPL分子模块的整合 。

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G、一个示意模型描述了ZmD53对分蘖(绿色阴影,左)和雄穗分枝数(橙色阴影,右)的调控。

ZmD53直接与UB3和TSH4相互作用,抑制分蘖芽中TB1和雄穗中UB2/UB3/TSH4的转录激活活性,

从而在抑制雄穗分枝的同时促进分蘖。


虽然SLs在植物结构调控中的作用是全面的,但人们对它们在玉米中的作用知之甚少。在这里,我们在玉米中鉴定了一个ZmD53基因,并对其功能进行了初步鉴定。我们证明了与水稻D53类似,ZmD53以SL依赖的方式与ZmD14A和ZmD14B进行相互作用,并且ZmD53也能够与转录共抑制子ZmREL2相互作用。其次,我们发现ZmD53蛋白与水稻D53类似定位于细胞核,并且从其获得的蛋白可以以SL依赖的方式降解,而突变的ZmD53蛋白是稳定的。第三,我们证明Zmd53/Zmd53转基因植物对rac-GR24处理不敏感。第四,Zmd53转基因植株表现出预期的高分蘖和矮化表型。此外,纯合Zmd53/Zmd53转基因植株表现出高度的多效性表型,包括雄穗分枝数减少、叶角增大、叶片卷曲、花吐丝间隔延长、穗变小、丝变长、粒形可变、小穗发育不良、根系脆弱。这些结果表明SLs和ZmD53在玉米植株生长发育的各个方面起着重要的调控作用,从而深刻地影响着植株结构和产量性状。


我们的结果也与之前报道的Zmccd8突变体的多效性表型(适度增加分枝、细长茎、节间缩短和不定根发育延迟)一致。因此,我们的研究结果拓宽了我们对SLS植物生物学功能的认识,为进一步研究其在玉米中的分子作用机制奠定了基础


文献链接:

https: //doi.org/10.1093/plphys/kiab259

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