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资源与环境学院周功克创新课题组在油菜素内酯精确调控细胞伸长的新机制方面取得重要进展

    2022-02-19 16:16:48 作者:周功克、王丛鹏 来源:资源与环境学院          浏览数:0

  解析维管植物细胞伸长机制是发育生物学的重要问题。油菜素内酯(BRs)是控制细胞伸长的主要激素之一,其信号转导通过中心转录因子BZR1、BES1调控细胞伸长基因表达。经过多年研究,BR信号传导机制的研究取得了较大的进展,然而,BR信号精细调控细胞伸长的分子机制仍不清楚。

  近日,青岛农业大学周功克创新课题组在BR精细调控细胞伸长机制方面取得重要进展。相关研究结果 “The CCCH Zinc Finger Protein C3H15 Negatively Regulates Cell Elongation by Inhibiting Brassinosteroid Signaling” 发表于植物学著名期刊Plant Physiology(中科院1区,IF:8.34)上。
 

 

        该研究发现拟南芥C3H15与BZR1/BES1相互拮抗从而精细控制细胞伸长。遗传和生化证据表明C3H15通过抑制BR信号进而负调控细胞伸长。C3H15可以直接识别并结合BZR1和BES1启动子序列中的 G-rich 元件(特别是GGGAGA),并抑制二者的转录,进而抑制BZR1和BES1下游细胞伸长基因的表达;同时,BZR1/BES1直接抑制C3H15的转录。进一步研究发现,C3H15的转录受到BR信号的诱导,同时,C3H15蛋白可被BIN2磷酸化。BR信号途径未被激活时,C3H15蛋白第111位丝氨酸被BIN2磷酸化,主要定位于细胞质内,只有少量C3H15在细胞核中发挥转录功能。当BR信号途径被激活后,BIN2被26S蛋白酶体降解, C3H15去磷酸化,并在细胞核内快速积累,与细胞核中的BZR1/BES1互相拮抗从而精细调控细胞伸长相关基因的表达。此外,该研究也发现C3H15可直接抑制BZR1/BES1的下游细胞伸长相关靶基因,从而抵消BZR1/BES1对的细胞伸长基因的诱导功能。该研究提出C3H15对BR信号的负调控可能是作为主要途径的BZR1/BES1蛋白介导的BR信号转导的一种刹车机制,确保植物能精细控制细胞伸长。这些研究成果为推动农作物抗倒伏研究和木材产量应用方面提供了理论指导。

 
 Fig.8 C3H15抑制BZR1/BES1依赖的BR信号调控细胞伸长的模型

  青岛农业大学为该成果的第一完成单位,柴国华教授、祁广博士、王殿博士和庄亚妹博士为该论文的共同第一作者,青岛农业大学的孔英珍教授为该论文通讯作者,周功克教授为该论文的Senior author。中国科学院青岛生物能源与过程研究所徐华博士和胡瑞波研究员、中国农业科学院油料作物研究所白泽涛博士、山东大学生命科学院白明义教授以及青岛农业大学王增裕教授参与了该研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、油料作物生物学重点实验室开放基金、泰山学者人才专项和山东省草学一流学科项目的资助。

  文章链接:The CCCH zinc finger protein C3H15 negatively regulates cell elongation by inhibiting brassinosteroid signaling(https://doi.org/10.1093/plphys/kiac046

编辑:张妍

责任编辑:张艳