東北地理所在水稻抗逆分子機制研究上取得重要進展
表皮蠟質是植物最外面的疏水層，對于植物防御環境脅迫有重要保護作用，尤其在干旱脅迫條件下減少植物非氣孔途徑的水分流失具有重要作用。關于蠟質合成途徑關鍵酶的編碼基因，以及相關轉錄因子研究較多，而對于蠟質合成翻譯后調控機制的研究鮮見報道。
本研究首次發現水稻Really Interesting New Gene (RING) 類基因DROUGHT HYPERSENSITIVE (DHS) 編碼的蛋白，是重要的蠟質合成調控因子。DHS過量表達植株表皮蠟質結構嚴重破壞，蠟質組分含量與野生型相比顯著降低，對干旱極為敏感；反之，dhs 突變體與野生型相比，蠟質組分含量顯著增加，抗旱能力增強。
進一步研究發現，DHS具有E3泛素連接酶活性，能夠與HD-ZIP Ⅳ家族轉錄因子ROC4相互作用，分析ROC4過量表達植株和基因敲除突變體，發現ROC4正調控水稻表皮蠟質合成和干旱脅迫反應；ROC4體內蛋白具有泛素化形式，并受泛素/26蛋白酶體（UPS）途徑介導降解；DHS促進ROC4降解，而dhs突變減緩ROC4降解；遺傳學分析表明，ROC4作用于DHS下游；DHS-ROC4直接調控下游靶基因Os-BDG的表達。
綜上所述，DHS通過泛素化降解ROC4，從而負調控表皮蠟質合成，進而影響水稻抗旱能力，該作用機制的揭示對水稻抗旱育種具有重要的應用價值。
圖1. DHS-ROC4共同調控蠟質合成和干旱反應示意圖
本研究成果于2017年12月在植物學國際知名雜志Plant Cell上在線發表，東北地理所王臻昱助理研究員為論文第一作者，卜慶云研究員為論文通訊作者，相關工作得到了中國科學院“分子模塊設計育種”先導專項和國家自然科學基金的資助。
論文信息：
Zhenyu Wang, Xiaojie Tian, Qingzhen Zhao, Zhiqi Liu, Xiufeng Li, Yuekun Ren, Jiaqi Tang, Jun Fang, Qijiang Xu, Qingyun Bu, Plant Cell December 2017, DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.17.00823
論文鏈接：
http://www.plantcell.org/content/early/2017/12/13/tpc.17.00823/tab-article-info
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