目前人們對(duì)水稻(Rice)中乙烯信號(hào)途徑及類胡蘿卜素合成途徑的調(diào)控還知之甚少。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張勁松和陳受宜研究組分離鑒定了一系列的水稻(Rice)乙烯反應(yīng)突變體并對(duì)其中的mhz5進(jìn)行了深入研究。mhz5呈現(xiàn)胚芽鞘過敏感而根鈍感的表型。圖位克隆發(fā)現(xiàn)MHZ5編碼類胡蘿卜素異構(gòu)酶。MHZ5突變?cè)斐瑟?dú)腳金內(nèi)酯與ABA缺失及乙烯合成增加;MHZ5過表達(dá)水稻(Rice)黃化苗呈現(xiàn)與mhz5相反的乙烯反應(yīng)。遺傳學(xué)、分子生物學(xué)及植物生理學(xué)研究表明，類胡蘿卜素異構(gòu)酶途徑的阻斷影響水稻(Rice)黃化苗乙烯反應(yīng);而mhz5突變體的乙烯反應(yīng)異常表型與獨(dú)腳金內(nèi)酯的缺失無關(guān);在根中，乙烯通過誘導(dǎo)類胡蘿卜素異構(gòu)酶基因表達(dá)、新黃質(zhì)與ABA的合成從而抑制根的生長，類胡蘿卜素異構(gòu)酶/MHZ5介導(dǎo)的ABA途徑作用于乙烯信號(hào)途徑的下游，這與擬南芥(Arabidopsis thaliana)中報(bào)道的乙烯抑制根生長不依賴于ABA的作用是完全不同的;在胚芽鞘中，類胡蘿卜素異構(gòu)酶/MHZ5介導(dǎo)的ABA途徑作用于乙烯信號(hào)途徑的上游，且通過抑制OsEIN2的轉(zhuǎn)錄來負(fù)調(diào)控胚芽鞘乙烯反應(yīng)(圖1)。另外，類胡蘿卜素異構(gòu)酶/MHZ5的功能缺失還影響了水稻(Rice)的分蘗、穗型、種子大小和根的生長等多個(gè)農(nóng)藝性狀。

這項(xiàng)研究成果首次揭示了乙烯調(diào)控水稻(Rice)中類胡蘿卜素的合成且揭示了水稻(Rice)中乙烯與ABA互作并差異調(diào)控根和胚芽鞘生長的新機(jī)制，為研究類胡蘿卜素合成的調(diào)控及乙烯對(duì)水稻(Rice)等作物重要生長發(fā)育過程的調(diào)控機(jī)理提供了新線索。博士生陰翠翠和工作人員馬彪是該論文的共同第一作者。該研究結(jié)果于4月3日在線發(fā)表于The Plant Cell(doi: 10.1105/tpc.15.00080)。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金和“973”計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

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