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    科技創(chuàng)新進展:發(fā)現(xiàn)一個新的水稻LRR-Like1蛋白YPD1

    放大字體  縮小字體 時間:2020-11-20 12:05 來源:中國水稻研究所 原文:
    核心提示:11月17日,中國水稻研究所種質(zhì)創(chuàng)新課題組在國際學術(shù)期刊Journal of Experimental Botany在線發(fā)表了題為“The Rice LRR-Like1Protein YELLOW AND PREMATURE DWARF 1 is Involved in High Light-Induced LeafSenescence”的研究論文。該論文通過圖位克隆及各種遺傳學分析首次克隆了一個水稻LRR-Like1編碼基因,并揭示了LRR樣蛋白與植物葉綠體降解和衰老的相互關(guān)系。
      11月17日,中國水稻研究所種質(zhì)創(chuàng)新課題組在國際學術(shù)期刊Journal of Experimental Botany在線發(fā)表了題為“The Rice LRR-Like1Protein YELLOW AND PREMATURE DWARF 1 is Involved in High Light-Induced LeafSenescence”的研究論文。該論文通過圖位克隆及各種遺傳學分析首次克隆了一個水稻LRR-Like1編碼基因,并揭示了LRR樣蛋白與植物葉綠體降解和衰老的相互關(guān)系。
     
      LRR (leucine-rich repeat)是一個由20-30個氨基酸組成的富含亮氨酸的重復序列,包含兩個或多個LRR串聯(lián)重復序列的蛋白質(zhì)和結(jié)構(gòu)域構(gòu)成LRR超家族,具有多種功能,如細胞粘附和信號傳遞、細胞外基質(zhì)組裝、血小板聚集、神經(jīng)元發(fā)育、RNA處理、病原菌對宿主細胞的粘附和入侵、植物的抗病性和病原識別等。但LRR樣蛋白與植物葉片衰老的相互關(guān)系在植物,尤其是水稻中尚缺乏研究。
     
      前期,作者從EMS突變體庫中發(fā)現(xiàn)了兩個苗期黃化,抽穗期早衰的等位突變體,命名為yellow andpremature dwarf 1 (ypd1)。該突變體在強光下會加速細胞死亡和衰老。
     
      圖位克隆結(jié)果表明ypd1突變表型是由LOC_Os06g13050上發(fā)生的移碼突變引起。RGAP預測LOC_Os06g13050編碼一個過氧化物酶(PAO)家族蛋白。以該基因第一外顯子上的一段序列為靶點,構(gòu)建的定點突變體并未如預期對水稻表型產(chǎn)生影響,cDNA全長擴增也無法獲得其N端的部分序列,由此研究人員推斷LOC_Os06g13050可能并不是RGAP中預測的PAO家族蛋白。
     
      野生型日本晴中實際擴增獲得的YPD1 cDNA全長序列可以回補ypd1的突變表型。與RGAP的預測相比,實際擴增獲得的cDNA缺乏N端的第一、二外顯子,研究人員對該序列翻譯后發(fā)現(xiàn)YPD1編碼的是一個新的蛋白,同源性分析結(jié)果表明其可能編碼一個含有CARD 3亞型(caspase recruitment domain)結(jié)構(gòu)域的NLR家族蛋白(NLRC3),該蛋白在動物中被廣泛研究,主要參與動物的免疫反應,但在植物中鮮有報道。將YPD1與不同物種的NLRC3保守結(jié)構(gòu)域進行比對分析,發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)與動物和魚類等典型的NLRC3結(jié)構(gòu)有很大不同。YPD1缺乏NLRC3特有的CARD和NBD結(jié)構(gòu)域,只有14個LRR重復結(jié)構(gòu)域,并且包含一個負責葉綠體膜定位的N-末端。為此,研究人員將YPD1重新命名為LRR-Like1(LRRL1)蛋白。
     
      該研究首次闡明了LRR樣蛋白在水稻葉綠體發(fā)育和葉片衰老中的作用,高光會進一步加速突變體內(nèi)葉綠體的降解,進而造成葉片早衰的表型。這些結(jié)果為深入理解水稻高光損傷及葉綠體、光合機構(gòu)穩(wěn)定性提供了理論支撐。
     
      研究得到浙江高層次人才和國家自然科學基金等項目資助。陳冬東碩士和德州學院的邱振楠博士為論文的共同第一作者,朱麗研究員、曾大力研究員和錢前院士為共同通訊作者,
     
      論文鏈接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33200773/
    日期:2020-11-20
     
     
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