华中农大水稻研究成果刊登权威期刊

时间：2015-08-28 18:29:58 来源：2015年08月28日 08:35 中 阅读量：176

　　 【中国化工仪器网 科技成果】冠根是水稻须根系的主要部件。WOX11是一个WUSCHEL相关的同源框基因，在新形成的冠根分生组织中特异性表达，是冠根发育的一个关键调节因子。然而，WOX11在冠根发育过程中的作用，仍然是难以捉摸的。最近，来自华中农业大学和巴黎第十一大学的研究人员，在国际植物学权威期刊《PlantCell》发表一项研究，确定了水稻冠根发育不同阶段参与细胞分裂素信号转导的基因表达的一种调控机制。

　　
　　本文通讯作者是华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室的赵毓博士，该实验室的周道绣教授也是本文共同作者。赵毓2000年硕士毕业于西北农林科技大学植物学专业，2000年7月至今在华中农业大学生科院任教，2009年获华中农业大学获生物化学与分子生物学博士学位，主要研究方向为水稻发育生物学、水稻表观遗传学，曾在Gene、JournalofExperimentBiology、PlantCell、PlantPhysiol等学术期刊发表论文。
　　
　　水稻和玉米等谷类作物，有复杂的根系统结构，具有几种根类型，包括初生根、侧根和枝生根（又称不定根）。初生根在发芽后不久发育。水稻地上部形成的冠状根主要是在低位茎节上长出的根，是植物正常发育一部分。虽然已有研究确定并表征了几个调控冠根发育的关键基因，但是冠根形成的分子机制以及这些基因之间的功能关系，仍然是未知的。
　　
　　该研究小组在2009年的一项研究表明，水稻WOX11——属于WOX转录因子家族，通过调控植物生长素和细胞分裂素信号的基因，参与冠根发育的激活，在新形成的冠根分生组织中特异性表达，是冠根发育的一个关键调节因子。然而，WOX11在冠根发育过程中的作用，仍然是难以捉摸的。
　　
　　在目前这项研究中，研究人员鉴定了一个水稻AP2/ERF蛋白ERF3，它与WOX11发生相互作用，在冠根萌生和冠根生长过程中表达。功能分析表明，ERF3对于冠根发育是必不可少的，并且作用于生长素和细胞分裂素响应的基因表达。ERF3在wox11突变体中的下调，可产生一种更严重的根表型。
　　
　　同时，ERF3表达增加，可以部分地补充wox11，从而说明这两个基因协同作用，来调节冠根发育。ERF3和WOX11共享一个共同的靶标——细胞分裂素响应基因RR2。ERF3和WOX11的表达仅仅是部分重叠的，从而强调了RR2表达和冠根发育的时空控制。此外，ERF3调节的RR2表达，参与了冠根萌生，而ERF3/WOX11互动，可能在冠根伸长过程中抑制RR2。
　　
　　总而言之，这些结果揭示了水稻冠根发育的一种根本调控机制，这大大提高了我们对于作物不定根形成的理解，它们似乎与拟南芥的明显不同。因此，这项研究工作，为我们进一步理解冠根器官发生、通过靶定ERF3/WOX11通路进行作物改良，奠定了基础。