水稻是世界上最重要的粮食作物之一。抽穗期对于水稻产量相关的农艺性状有显着影响,在水稻中已有很多与开花时间相关的基因被克隆。Hd3a(Heading date 3a)和RFT1(RICE FLOWERING LOCUS T1)是水稻中的成花蛋白,Hd3a在短日照下被激活但是在长日照下被抑制,而RFT1的表达在生育后期会发生上调以促进长日照条件下的开花(Komiya et al. 2008;Komiya et al. 2009)。研究表明,Hd3a和RFT1的表达在长日照和短日照条件下均可被Ehd1(Early heading date 1)编码的水稻特异性B型反应因子激活(Doi et al.,2004)。此外,植物特异性GRAS蛋白家族已经在植物中广泛研究,并且已知其涉及到赤霉素信号传导、根发育、应激反应、光敏色素信号传导以及分蘖控制等多个生理过程,但是关于GRAS蛋白质调节水稻抽穗期方面的作用很少报道。

近日,万建民院士团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了一篇题为DELAYED HEADING DATE1 interacts with OsHAP5C/D, delays flowering time and enhances yield in rice的研究论文,报道了GRAS蛋白Delayed Heading Date1(DHD1)调节水稻抽穗期的作用机制。

该研究确定了一种新的GRAS蛋白DHD1(Delayed Heading Date1)。DHD1通过下调Ehd1,Hd3a和RFT1的表达来延迟抽穗期,并提高水稻产量。该研究还发现,DHD1在ABA处理下积累增加,但是在GA处理条件下降低,并推测DHD1参与GA和ABA相关的开花途径。

通过酵母双杂交文库筛选和生化测定,该研究表明,DHD1在体外和体内都与OsHAP5C/ D相互作用,OsHAP5C/ D也可以通过抑制Ehd1来延迟抽穗期。该研究还发现,DHD1和OsHAP5C/ D均位于细胞核中,并具有节律性表达模式。此外,DHD1的过表达延迟了抽穗期,并引起了包括穗长、分蘖数和穗粒数等农艺性状的增加,该研究推测DHD1可用于改善农艺性状并提高水稻产量。

DHD1过表达株系和野生型水稻表型

总之,该研究揭示了DHD1在调控水稻开花时间和水稻产量中的功能,并发现DHD1与OsHAP5C/ D相互作用,通过抑制Ehd1的表达来延迟抽穗期。

参考文献

1. Komiya, R., Ikegami, A., Tamaki, S., Yokoi, S. and Shimamoto, K. (2008) Hd3a and RFT1 are essential for flowering in rice. Development 135, 767-774.

2. Komiya, R., Yokoi, S. and Shimamoto, K. (2009) A gene network for long-day flowering activates RFT1 encoding a mobile flowering signal in rice. Development 136, 3443-3450.

3. Doi, K., Izawa, T., Fuse, T., Yamanouchi, U., Kubo, T., Shimatani, Z., Yano, M. and Yoshimura, A. (2004) Ehd1, a B-type response regulator in rice, confers short-day promotion of flowering and controls FT-like gene expression independently of Hd1. Genes Dev 18, 926-936

来源:BioArt植物

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