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「生物谷」研究发现种子大小和重量调控的重要机制


【「生物谷」研究发现种子大小和重量调控的重要机制】
「生物谷」研究发现种子大小和重量调控的重要机制
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种子大小与重量是重要的农艺性状 ， 很大程度上决定了作物的产量 。 虽然已知一些基因参与调控植物种子大小与重量 ， 但种子发育过程十分复杂 ， 调控种子大小与重量的遗传网络和分子机理尚待研究 。
中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组发现了KIX-PPD-MYC-GIF1信号通路调控拟南芥种子大小与重量的重要机制 。 李云海研究组前期研究表明KIX-PPD转录抑制复合体调控植物叶片大小 ， F-box蛋白SAP能够调控KIX-PPD复合体蛋白稳定性(Wang et al. ，Nature Communications 2016； Li et al. ，PLoS Genetics 2018) 。 但其是否调控种子大小及其下游调控的底物并不清楚 。 该研究发现KIX8/9和PPD1/2功能缺失导致增加种子大小和重量 。 PPD1/PPD2蛋白分别与转录因子MYC3和MYC4相互作用 。 KIX8/9通过PPD1/2和MYC3/4在体内形成KIX-PPD-MYC转录抑制复合体 。 MYC3和MYC4功能缺失导致大和重的种子 。 进一步研究发现KIX-PPD-MYC复合体通过MYC3/4结合到GIF1基因启动子的G-box区 ， 并抑制其表达 。 GIF1功能缺失突变体(gif1)产生小而轻的种子 。 遗传学分析表明GIF1作为KIX-PPD-MYC复合体下游因子调控种子大小和重量 。 因此该研究揭示了KIX-PPD-MYC-GIF1信号通路调控种子大小与重量的新机制 。 另外 ， 拟南芥KIXs、PPDs和GIF1基因在大豆、苜蓿、玉米和水稻中的同源基因具有调控种子大小的功能 ， 有望应用这些基因提高作物产量 。
该研究成果于4月15日在线发表于《自然-通讯》杂志（Nature Communications ， DOI：10.1038/s41467-020-15603-3） 。 李云海研究组博士生刘祖培为该论文的第一作者 ， 研究员李云海为通讯作者 。 该研究得到国家自然科学基金和中科院先导专项的资助 。


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