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獨腳金內酯：改良水稻株型“利器”
點擊次數(shù)：191 發(fā)布時間：2016-12-31
獨腳金內酯是一種新型植物激素。2008年，研究人員才認識到其生理學功能是調控植物分枝，作物上稱為“分蘗”。
*遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員王永紅向《中國科學報》記者介紹：“像水稻(Rice)一樣的農作物的分蘗數(shù)目直接決定了單位面積的產量，因此，與調控分蘗相關的獨腳金內酯是一種在農業(yè)生產上具有重要應用價值的激素。”
圍繞獨腳金內酯的合成及信號轉導等科學問題，研究人員們在“植物激素作用的分子機理”重大研究計劃（以下簡稱“重大計劃”）的資助下，取得了諸多突破性的進展，推動我國在獨腳金內酯作用機理的研究領域走向世界前列。
在該重大研究計劃的支持下，激素生物學家們和農學家密切合作，利用育種家提供的一系列水稻(Rice)矮桿多分蘗突變體等為材料開展研究，包括d27、d14、d53等。例如，李家洋院士課題組通過對水稻(Rice)矮稈多分蘗突變體d27的研究，發(fā)現(xiàn)了調控獨腳金內酯合成的重要基因D27。他們還與化學家合作，在我國建立起了獨腳金內酯及其代謝中間產物的檢測技術體系，成為目前上極少數(shù)幾個可以準確測定獨腳金內酯的機構之一。
激素受體的鑒定也是激素生物學研究熱點中的熱點。為鑒定獨腳金內酯的受體，本重大計劃大力推動了與物理學的交叉，吸引結構生物學家的加盟。清華大學生命科學學院謝道昕課題組初步從結構生物學的角度證明D14是獨腳金內酯的受體蛋白,并通過與結構生物學家的深入交叉合作，闡明了獨腳金內酯信號轉導的“酶-底物—活性分子—受體”新型識別規(guī)律。
為了進一步闡明獨腳金內酯的信號轉導途徑及其調控植物生長發(fā)育的機理，2013年，李家洋院士課題組與中科院上海藥物所徐華強課題組、中國水稻(Rice)研究所錢前課題組合作通過分析水稻(Rice)矮稈多分蘗突變體d53，鑒定了獨腳金內酯信號轉導的新元件D53。據(jù)介紹，D53編碼了一種酶，這種酶與其他蛋白相互作用，能夠抑制獨腳金內酯信號通路(Signaling Pathway)下游靶基因的表達，從而抑制該信號通路(Signaling Pathway)。
同行們對這項成果予以高度評價，認為這項突破性的研究成果確立了獨腳金內酯信號轉導途徑的基本框架。
zui近，研究人員還發(fā)現(xiàn)獨腳金內酯不僅可以調控分蘗數(shù)目，還能通過抑制生長素合成調控水稻(Rice)地上部分重力反應及分蘗角度。該研究結果不僅揭示了獨腳金內酯新的生物學功能，而且闡明了一個新的水稻(Rice)分蘗調控機制，表明獨腳金內酯可以作為改良水稻(Rice)株型的有效工具。
中國研究人員相信，未來，我國在新激素獨腳金內酯的代謝和信號轉導研究領域將在學術界繼續(xù)發(fā)揮開創(chuàng)和作用。