我国科学家在控制水稻分蘖的新激素独角金内酯信号转导研究中取得突破性进展

正最近,中国科学院遗传发育所李家洋院研究员课题组与南京农业大学、中国农业科学院万建民教授课题组在控制水稻分蘖的新激素独角金内酯信号转导研究中取得了突破性进展,2013年12月11日在线出版的《Nature》杂志同期发表了他们各自独立完成的研究成果,题目分别为"DWARF 53 acts as a repressor of strigolactone signaling in rice"(doi:10.1038/nature12870)和"D14–SCFD3-dependent degradation of D53 regulates strigolactone signaling"(doi:10.1038/nature12878)。     

独脚金内酯信号感知揭示配体-受体作用新机制

植物激素在调控细胞与细胞及细胞与环境的相互作用中起着至关重要的作用。作为一种信号分子, 植物激素如何被植物细胞感知一直是植物生物学研究的热点。与底物-酶相互作用的结果不同, 激素分子与受体结合后会触发信号转导, 但激素分子一般不会被受体修饰, 信号转导起始后激素分子通常会从复合体中释放出来被重新利用或降解。近期, 我国科学家通过对独脚金内酯及其受体复合体(AtD14-D3-ASK1)的结构学解析, 发现独脚金内酯的生物活性分子CLIM (covalently linked intermediate molecule)是独脚金内酯被其受体水解后得到的中间分子。研究表明, CLIM与受体AtD14的催化中心以共价键相结合, 进而激活其信号转导。该研究揭示了一种全新的“底物-酶-活性分子-受体”激素识别机制。这种配体-受体作用新机制的发现为植物激素研究开拓了新的视野。     

封面说明

<正>独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一类新型植物激素,能够抑制植物分枝的生长发育。近年来,关于SLs合成与信号在调控水稻株型方面的研究取得了重要进展。研究发现,独脚金内酯不仅可以调控水稻的分蘖数目,而且可影响分蘖角度和株高,进而影响穗部形态和籽粒大小,对水稻的产量具有显著的影响。鉴于独脚金内酯对于水稻株型的综合调控功     

黄芪幼苗根系生长发育与GR24和IAA的关系北大核心CSCD

为探究独脚金内酯和生长素对黄芪根系生长发育的影响,该研究以膜荚黄芪和蒙古黄芪幼苗为材料,在种子萌发袋中添加不同浓度GR24和IAA(2μmol·L^(-1) GR24、5μmol·L^(-1) IAA和2μmol·L^(-1) GR24+5μmol·L^(-1) IAA),7 d后检测黄芪幼苗主根长和侧根数,并测定内源激素含量、生长素和独脚金内酯相关基因表达量的变化。结果表明:(1)GR24处理显著促进黄芪主根生长。(2)IAA处理下主根生长受到抑制,侧根数明显增加。(3)GR24+IAA处理下主根的生长同样受到抑制,膜荚黄芪侧根数较IAA处理下减少,说明GR24有抑制IAA对侧根发育的诱导作用,但不能缓解IAA对黄芪主根生长的抑制。(4)3种处理下黄芪幼苗根系内源激素含量、生长素和独脚金内酯相关基因表达量发生了显著变化,说明GR24和IAA对黄芪幼苗主根长和侧根数的影响可能与生长素和独脚金内酯相关基因表达及内源激素水平的变化有关。该研究结果初步阐明了黄芪幼苗根系生长发育与GR24和IAA之间的关系,为黄芪规范化育苗和幼苗质量控制提供理论依据,对进一步探索独脚金内酯和生长素调控黄芪根系生长发育的分子机制具有一定的意义。     

独脚金内酯信号途径的新发现——抑制子也是转录因子

植物激素信号传导途径中的抑制子(repressor) DELLA、AUX/IAA、JAZ和D53/SMXL均结合下游转录因子并抑制其转录活性,从而阻遏激素响应基因的表达;激素分子则激活信号传导链降解抑制子、释放转录因子,从而诱导响应基因表达并介导相应的生物学功能。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究团队最新的研究发现,独脚金内酯(SL)信号途径中的SMXL6、SMXL7和SMXL8是具有抑制子和转录因子双重功能的新型抑制子,他们还通过研究SL转录调控网络发现了大量新的SL响应基因,揭示了SL调控植物分枝、叶片伸长和花色素苷积累的分子机制。这些重要发现为探索植物激素作用机理提供了新思路,具有重要科学意义和应用前景。     

独脚金内酯信号途径的新发现——抑制子也是转录因子

植物激素信号传导途径中的抑制子(repressor) DELLA、AUX/IAA、JAZ和D53/SMXL均结合下游转录因子并抑制其转录活性, 从而阻遏激素响应基因的表达; 激素分子则激活信号传导链降解抑制子、释放转录因子, 从而诱导响应基因表达并介导相应的生物学功能。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究团队最新的研究发现, 独脚金内酯(SL)信号途径中的SMXL6、SMXL7和SMXL8是具有抑制子和转录因子双重功能的新型抑制子, 他们还通过研究SL转录调控网络发现了大量新的SL响应基因, 揭示了SL调控植物分枝、叶片伸长和花色素苷积累的分子机制。这些重要发现为探索植物激素作用机理提供了新思路, 具有重要科学意义和应用前景。     

2016中国生命科学领域十大进展公布

<正>日前,中国科协生命科学学会联合体组织18个成员学会推荐,由生命科学领域专家审核并评选出2016年度"中国生命科学领域十大进展"。分别是:1)植物分枝激素独脚金内酯的感知机制;2)线粒体呼吸链超级复合物的结构与功能;3)组蛋白甲基     

独脚金内酯调控侧枝发育的研究进展

植物通过内源激素或环境信号调控叶腋内腋芽的形成和发育,从而控制其分枝特性。独脚金内酯(strigolactones,SLs),一种产生于植物根部的类胡萝卜素衍生物,具有刺激寄生植物种子的萌发和促进丛枝菌根真菌菌丝分枝的作用,最近的研究表明,它还可以沿茎干向上运输,与生长素和细胞分裂素一起直接或间接抑制植物分枝,目前已经作为一种新的植物激素受到广泛认可。本文综述了独脚金内酯的结构、合成途径和生物活性,以及调控植物分枝的分子机理,并展望了其在抑制杂草或新型除草剂的研发、促进植物和有益真菌的共生,以及调控作物的分枝和株型等方面的应用前景。     

中国科学家在解析独脚金内酯调控水稻株型的分子机制研究中取得突破性进展

阐明植物激素作用的分子机理一直是植物学研究的前沿和热点。如何调控作物的株型等重要农艺性状是绿色革命的核心内容。最近, 中国科学家在解析新型植物激素独脚金内酯的信号途径和阐明独脚金内酯调控水稻(Oryza sativa)株型的分子机制等方面所取得的重大原创成果入选“2014年度中国科学十大进展”。     

新型植物激素——独脚金素内酯

摘要独脚金素内酯属倍半萜类化合物,具有促进独脚金属（Striga）和列当属（Orobanche）根寄生植物种子萌发的作用,并介导植物与丛枝菌根真菌之间共生关系的建立。最近研究发现该类化合物能够抑制植物的分枝,是继生长素和细胞分裂素之后发现的具有调节植物分枝形成的新型激素。主要阐述了该类化合物的化学结构、生物合成途径和近年来生物活性的研究进展。     

拟南芥MAX2蛋白功能研究进展

独角金内酯(strigolactone, SLs)是一类新型植物激素,在植物生长发育的进程中发挥多种重要功能,包括调控植物的分枝,促进种子的萌发,以及影响根系建成等。MAX2 (more axillary growth 2)是SL信号传导途径的关键调控因子,位于合成途径基因MAX1、MAX3和MAX4的下游,几乎影响独脚金内酯所控制的所有表型。近年来,MAX2多样化的功能逐步得到揭示,大量数据表明MAX2不仅仅是SL信号的重要组分,同时也参与SL和多种激素信号间的交叉互作,在植物生长发育的各个环节,以及抵御生物和非生物胁迫的反应中都发挥至关重要的作用,但具体调控机制还有待更加深入的研究。对目前已知的MAX2功能进行了总结和阐述,以期为全面揭示MAX2功能及其调控多种激素信号的交叉机制提供理论参考。     

2016年中国植物科学若干领域重要研究进展

2016年中国植物科学持续稳步发展, 表现在中国植物科学家在国际主流高影响力学术期刊发表文章的数量稳中有升, 中国植物科学领域的期刊逆风出行, 进入研究性期刊世界前三甲行列。中国科学家在植物学诸多领域取得了丰硕的成果。水稻(Oryza sativa)产量性状杂种优势的分子遗传机制解析入选2016年中国科学十大进展; 植物受精过程中雌雄配子体信号识别机制的研究和独脚金内酯的受体感知机制入选2016年生命科学十大进展。我国植物科学, 特别是以水稻为代表的作物研究在国际学术界已占有一席之地。例如, 在水稻组学(如基因组和转录组等)资源和技术平台的建立、重测序的开发及功能基因的克隆和调控网络的解析方面取得了系列重要成果(如揭示了独脚金内酯信号转导的“去抑制化激活”机制、从分子水平上阐释了水稻籼粳杂种不育和广亲和性基因S5的作用机理及发现了控制水稻耐冷的基因组位点), 已经引领世界水稻乃至作物科学研究。该文对2016年中国本土植物科学若干领域取得的重要研究进展进行了概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域的发展前沿和研究热点, 与读者共享我国科学家所取得的杰出成就。     

独角金内酯能抑制植物的分枝并介导植物与枞枝真菌及寄生植物间的相互作用

植物激素在植物生长发育中起着重要的调控作用;一种激素往往调控多个生理过程,而植物的某一生理过程则受制于多种激素的协同作用．独角金内酯（strigolactones）是新近发现的一种植物激素或其前体,能够抑制植物的分枝和侧芽的生长,与生长素和细胞分裂素一起调控植物的分枝数量．独角金内酯类化合物还能促进可与植物共生的真菌（枞枝真菌,Arbucular Mycorrhizal Fungi）菌丝分枝生长以促进共生关系的建立,而枞枝真菌则可帮助植物吸收土壤中的营养物质特别是无机磷．独角金内酯还能刺激寄生植物如独角金（striga）和列当（orobanche）等的种子的萌发．这种激素在植物的根中合成,它既可以向地上部位输送以调节植物的生长,也可直接释放到土壤中以介导植物与土壤微生物及寄生植物的信号交换．其生物合成还受到植物营养水平的调节,当植物处于磷饥饿状态时,它的合成水平会升高．根据独角金内酯已知的功能,可以预测其广泛的应用前景．     

植物激素对分枝发育的协同调控作用研究进展

植物分枝与其适应环境、生存竞争能力及产量形成密切相关。近年的研究表明植物激素信号在调控植物分枝发育过程中起关键作用。文章主要介绍了生长素、细胞分裂素以及独脚金内酯协同调控植物分枝发育的研究进展,为深入了解植物分枝发育的调控机制提供参考。     

2014年中国植物科学若干领域重要研究进展

2014年中国植物科学高速稳步发展,表现在具有原创意义的高质量论文迅速增长。中国科学家在植物学诸多领域,如水稻(Oryza sativa)独脚金内酯信号转导途径、水稻代谢遗传调控、水稻育性的遗传调控机理及农业与环境生物学等取得了大量重要成果,基因组研究从功能到进化、从模式作物扩散到各类经济作物,表现出全方位多维度的整合研究态势。全球气候变化下碳汇响应机制取得重要进展。Nature等国际学术刊物高度关注中国植物科学特别是水稻生物学研究进展。该文概括性综述了2014年中国本土植物科学若干领域取得的重要研究进展,旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件,并与国内读者分享我国科学家所取得的杰出成就。     

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组简介

正中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组成立于2005年,课题组长为傅向东研究员。课题组以水稻和拟南芥为研究对象,围绕植物激素与环境因子互作调控植物生长–代谢耦合的分子机制和农作物产量性状形成的遗传调控网络展开研究。在植物发育和环境适应的激素调控机理研究方面取得了一系列研究成果,在国际知名期刊Nature、Science、Nature Genetics、Nature Communications和Cell Research等发表论文50余篇,     

独脚金内酯调控植物根系发育的分子机制研究的进展

独脚金内酯(strigolactones,SLs)是近年来发现的新型植物激素,参与调控植物生长发育过程,SLs在调控根系形态方面具有重要的作用。该文重点综述了SLs对植物主根、侧根、根毛及不定根的调节,特别是SLs与其他信号分子如生长素、乙烯、NO等的相互作用,以及SLs在氮磷胁迫条件下对根系调控的研究进展,为进一步深入了解SLs对植物生长和发育的调节奠定基础。     

作物抗倒伏相关性状及其信号转导调控机理的研究进展

倒伏是影响作物品种选育和产业化推广的重要限制因子,会使作物籽粒与秸秆的产量和品质显著降低且易引发病虫害,不利于机械化收割使作物经济效益显著降低.株高、茎秆强度、壁厚、分蘖数、分蘖夹角等性状同作物茎秆抗倒伏特性密切相关.倒伏主要分为为根倒伏和茎倒伏,茎倒伏与茎秆特性相关,其中株高与分蘖数分别受赤霉素信号转导和独脚金内酯信...     

穿心莲内酯恢复突变型p53野生型功能的作用及机制研究

目的 p53是人体内重要的肿瘤抑制因子,但在人类肿瘤中因高频突变而失去抑癌功能。突变型p53 (mutant p53,mutp53)可促进肿瘤的发生、发展和转移。由于在肿瘤细胞中通常有较高表达,mutp53已成为区别于正常细胞的一个特异性抗肿瘤靶点。本研究旨在探索穿心莲内酯的抗肿瘤作用机制,为寻找靶向mutp53的抗肿瘤化合物提供理论依据。方法 构建可以快速筛选具有恢复mutp53下游转录因子的荧光素酶系统,观察穿心莲内酯对H1299-p53 R273H-PUMAluciferase和H1299-p53R175H-PUMA-luciferase细胞中PUMA基因的表达情况;采用免疫荧光实验,检测穿心莲内酯对HT29(R273H)和SK-BR-3 (R175H)细胞中mutp53的表达影响;采用免疫印迹实验进一步观察穿心莲内酯恢复了mutp53肿瘤细胞中p53下游靶蛋白PUMA、p21、Noxa的表达;随后采用MTT和流式细胞分析,检测穿心莲内酯对肿瘤细胞增殖和凋亡的影响;此外,还通过si RNA敲低Hsp70表达后,研究穿心莲内酯对mutp53下游基因的重激活作用。结果 穿心莲内酯可以...     

生物传感检测独脚金内酯的研究与展望

独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一类重要的植物激素和根际信号分子,在植物生长发育、根际真菌共生和寄生植物种子萌发等过程中都有重要作用.进一步探究SL的合成、运输和感知机制、调控植物生长发育的机理、与其他植物激素的交互作用及其类似物鉴定等,都需要定量检测方法学的辅助.目前,灵敏且高特异性的SL定量分析...