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张素巧课题组揭示水稻类受体激酶OsSLA1参与BR介导的叶倾角调控机制

发布时间:2022-03-12   浏览次数:0

叶倾角是影响水稻株型和产量的最重要性状之一,与叶枕发育相关。细胞学基础和分子机理研究表明,由植物激素、土壤磷/硅含量、光照、向重力性和机械组织等组成的复杂调控网络共同监管叶倾角形成。2022年3月11日,The Plant Journal在线发表了河北师范大学生命科学学院张素巧教授团队题为“OsSLA1 functions in leaf angle regulation by enhancing the interaction between OsBRI1 and OsBAK1 in rice”的研究论文,系统解析了水稻非典型类受体激酶OsSLA1通过影响BR信号通路调控叶倾角形成的分子机制。

油菜素内酯(BRs)在叶倾角调控中发挥关键作用,水稻叶枕对外源表油菜素内酯(eBL)高度敏感。多数叶倾角改变的突变体植株在BR生物合成或信号转导方面存在缺陷,如正调控BR信号转导基因(OsBRI1、OsBAK1、TUD1、D1/RGA1、OsBZR1、ILI1、DLT和BU1)的功能缺失或表达抑制导致叶倾角减小。BR与受体激酶OsBRI1结合,并招募OsBAK1形成BR-OsBRI1-OsBAK1复合物,然后在OsBRI1和OsBAK1之间发生相互磷酸化,以激活OsBRI1依赖的信号通路。植物中该信号通路的活性受多种因素的影响,包括BRI1和BAK1的合成和内吞作用,以及它们亚细胞定位的变化。

该研究发现,OsSLA1-RNAi植株和OsSLA1敲除突变体sla1的叶倾角与对照相比明显减小。细胞学观察表明,OsSLA1表达下调抑制了叶枕近轴面薄壁细胞的伸长。GUS染色结果显示,OsSLA1在叶枕近轴细胞中高表达。OsSLA1突变植株对外源eBL表现不敏感,说明OsSLA1可能参与BR信号转导。对BR生物合成和信号转导基因的表达检测发现,sla1中的DWARF和CPD表达上调,而正调控转录因子BU1、BUL1和ILI1表达下调,表明OsSLA1突变导致BR信号转导受抑制。

荧光显微镜显示OsSLA1定位于质膜和附近的周质囊泡。进一步研究表明,OsSLA1通过其胞内结构域与OsBRI1和OsBAK1互作,并对OsBRI1和OsBAK1之间的互作具有促进作用。此外,磷酸化实验结果显示,OsSLA1并不无激酶活性,但它可以在体外被OsBRI1磷酸化。d61是OsBRI1激酶结构域的一个点突变株系,并且是所有OsBRI1突变类型中的一个中度表型系。与d61单突相比,sla1/d61双突表型发生更严重缺陷,叶倾角、株高和结籽率均明显下降,证实OsSLA1是BR信号通路中OsBRI1的正调控因子。

该研究得到了国家自然科学基金(31370321和32070297)和河北省自然科学基金(C2019205187)的资助。