发布人:     发布日期: 2013-10-05    浏览次数:

我校万建民教授课题组最近在《Cell》系列杂志，生物发育学国际顶尖期刊《发育细胞》《Developmental Cell》（5-Year Impact Factor =14.091）在线发表研究论文《A Role for a Dioxygenase in Auxin Metabolism and Reproductive Development in Rice》(http://dx.dpi.org/10.1016/j.devcel.2013.)。该论文第一作者为赵志刚副教授和张云辉博士，通讯作者为万建民教授。

水稻是典型的自花授粉作物，在开花过程中先后经历颖壳张开、花药开裂、花粉粒在柱头上萌发以及最后的双受精过程。这一过程受到植物激素生长素的精确调控。然而，生长素是如何调控这个过程的分子机制尚无报道。该课题组在前期研究中筛选到一个突变体材料，在营养生长期与野生型没有明显的差异，但在开花期，突变体材料颖壳不能正常张开、花药不能正常开裂，最终导致突变体植株单性结实。利用构建的分离群体，精细定位和图位克隆了该基因，发现它编码一个2-OG-Fe (II) dioxygenase酶，涉及生长素的降解，命名为DAO（Dioxygenase for Auxin Oxidation）。通过外源激素处理和促进内源激素含量增加均能使野生型植株表现出突变体的表型，体外酶活试验和体内激素含量的测定都证实DAO蛋白能够氧化生长素IAA为OXIAA，从而维持体内IAA的动态平衡。该结果首次报道DAO通过调控植物激素IAA的代谢来严格控制水稻的生殖发育过程。

万建民教授课题组长期从事水稻籼粳交杂种育性的基础研究，2002年以来相继发现4个籼粳交雌配子不育新位点（S29、S30、S31、S32）和6个雄配子不育新位点（S19、S33、S34、S37、qPS-1、pss1），在相应不育位点上发现了广亲和基因（6个）。随后，图位克隆的花粉半不育基因pss1是kinesin-1家族的新成员，其编码的驱动蛋白保守域中一个精氨酸突变，使ATP酶活性丧失，引起减数分裂异常，最终导致花粉不育，从分子水平上阐明了pss1在禾本科作物中的进化和作用机理（Plant Cell，2011）。而突变体（dao）的表型与花粉半不育pss1突变体在表型上存在许多相似之处，如颖壳的张开和花药的裂药都出现障碍，最终都导致结实率下降或完全不育。DAO基因的克隆和功能分析将进一步从分子水平阐明了植物激素调控水稻花药发育和果实起始的重要作用机理。该研究成果也将为进一步开展水稻籼粳杂种育性研究，奠定了坚实的技术和材料基础。这也是万建民教授课题组2013年继在《PNAS》、《PLOS Genetics》、《New Phytologist》、《Plant Physiology》、《Molecular Plant》等刊物上发表多篇研究论文以来，又一次在国际顶尖杂志发表重要研究成果，展示了该课题组在水稻功能基因组基础研究方面的实力和水平。