【PIL家族轉錄因子抑制植物分蘖機制獲解析】近日,山東省農業科學院水稻研究所研究員謝先芝、中國農業科學院作物科學研究所研究員孫加強和孔秀英等合作,報道了PIL家族轉錄因子直接與SPLs互作,並在抑制小麥、水稻和擬南芥分蘖/分枝方面發揮重要作用。相關論文http://t.cn/A6xafjYO 在線發表於《新植物學家》。

株高、分蘖數、分蘖角等結構是小麥、水稻等作物株型的重要決定因素之一,與產量密切相關。闡明影響株型的潛在機制是遺傳改良育種的主要目標之一。在水稻中,SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE14(OsSPL14)轉錄因子通過直接激活BRANCHED1(OsTB1)表達來抑制分蘖。與此類似,該團隊之前發現小麥TaSPL3和TaSPL17通過激活TaTB1表達來抑制分蘖;擬南芥SPL9和SPL15直接激活TB1同源基因BRC1的表達,從而抑制分枝。

最初在擬南芥中鑒定發現的光敏色素互作因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORs(PIFs)家族在調控苗期光形態建成中發揮關鍵作用。PIFs通過與下遊基因啟動子上的G-box(CACGTG)或E-box(CANNTG)基序結合來直接調控它們的表達。目前已在水稻中鑒定出PIF-LIKEs轉錄因子OsPIL11-OsPIL16,但尚不清楚它們的生物學功能。

該研究首先對小麥TaPIL1進行過表達表型分析發現,TaPIL1通過上調TaTB1表達來抑制小麥分蘖。酵母單雜、瞬時表達和ChIP-qPCR實驗結果表明,TaPIL1能夠激活TaTB1轉錄。將TaPIL1與強轉錄抑制因子基序SRDX融合,結果發現TaPIL1-SRDX轉基因小麥分蘖數增加,並表現出矮化表型,說明TaPIL1的轉錄激活活性對於其抑制分蘖功能至關重要。基於前期研究發現TaSPL3/17直接激活TaTB1轉錄來抑制小麥分蘖,研究驗證顯示,TaPIL1可直接與TaSPL3/17互作。

進一步對水稻OsPIL11的功能進行鑒定發現,其過表達和功能缺失突變均分別減少或增加了水稻分蘖數,而這均是通過調控OsTB1表達實現的。在擬南芥中,同樣證實PIF4與SPL9存在互作以抑制莖分枝。綜上說明,轉錄因子PIF/PILs與SPLs的互作在抑制小麥、水稻和擬南芥分蘖/分枝中具有保守特性。http://t.cn/A6xafjYl

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