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科技创新进展:揭示PSL1在调节细胞结构和水分关系方面的作用机理 
作者:重点实验室
来源:中国水稻研究所
发布时间:2020-09-04

日前,我所水稻生物学国家重点实验室钱前院士团队与加州大学伯克利分校栾升教授课题组在New Phytologist合作发表了题为“PHOTO SENSITIVE LEAF ROLLING 1 encodes a polygalacturonase thatmodifies cell wall structure and drought tolerance in rice”的研究论文。研究结果揭示了PSL1具有多聚半乳糖醛酸酶作用,可调节水稻细胞壁生物合成、植物发育以及耐旱性。

植物细胞壁由碳水化合物,蛋白质和芳香族化合物组成,细胞壁不仅为植物组织提供机械强度和保护的中心,而且在调节植物的生长和发育中也起着关键作用。叶片形态是最重要的农艺性状之一,是理想株型的重要组成部分,可用于水稻的品种改良和分子育种。水稻是一种热带和亚热带的粮食作物,生长季节中的高温和强光会导致严重的水分流失,植物通过卷叶来应激响应中午的极端温度和光照,从而减少水分流失,植物“中午光合作用受到抑制”这种午间“小睡”是避免环境胁迫损害的关键适应机制。


研究人员从光敏卷叶突变体中克隆并鉴定出一个半乳糖醛酸酶(一种果胶降解酶)编码基因PSL1,该基因突变后导致水稻根和叶片组织中的细胞壁增厚,泡状细胞比例增加,直接导致叶片在低湿度和高光环境下发生超敏卷曲,从而提高耐旱性。该研究揭示了PSL1在调节细胞结构和水分关系方面的作用机理,解释了水稻“午睡”现象。生化分析结果揭示了重组PSL1蛋白的半乳糖醛酸酶活性。与野生型植株相比,psl1突变体细胞壁组分中果胶含量显著增加,从而降低了植株水分渗透胁迫和干旱环境下的水分流失,进而增强了突变植株的耐旱性。该研究为抗旱育种工作提供了重要的理论依据。

本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发项目及浙江省人才项目支持。我所张光恒研究员、王莉博士和武汉大学杂交水稻国家重点实验室侯昕研究员为论文的共同第一作者,我所钱前院士和加州大学伯克利分校栾升教授为共同通讯作者。

原文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16899




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