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科技日報記者 馬愛平 通訊員 衛(wèi)斐
近日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團隊克隆了小麥矮稈基因GSK3，并揭示了該基因通過編碼蛋白激酶磷酸化小麥綠色革命蛋白Rht-B1b來降低株高的分子機制，為小麥株型遺傳改良提供了新思路。相關研究成果在線發(fā)表于《植物細胞》（《Plant Cell》）上。
20世紀60年代綠色革命期間，利用Rht-B1b和Rht-D1b半矮化等位基因，降低小麥株高，產(chǎn)生半矮化表型，提高了小麥抗倒伏能力和收獲指數(shù)，從而實現(xiàn)了小麥的增產(chǎn)。然而，穩(wěn)定的Rht-B1b蛋白如何被激活或調控實現(xiàn)降低小麥株高的分子基礎仍然未知。
圖為小麥綠色革命蛋白Rht-B1b磷酸化調控的分子機制。中國農業(yè)科學院作物科學研究所供圖
科研人員篩選到一個矮稈、葉片直立生長的小麥突變體，通過對該突變體的分析，克隆到功能獲得性GSK3等位基因；該突變體表現(xiàn)出對植物激素油菜素內酯不敏感表型，表明GSK3參與調控小麥油菜素內酯信號轉導途徑。進一步研究發(fā)現(xiàn)GSK3激酶可以與小麥綠色革命蛋白Rht-B1b相互作用并介導蛋白磷酸化，進而降低小麥株高。該研究是小麥綠色革命分子基礎研究領域的一個重要進展，揭示了Rht-B1b蛋白磷酸化調控的分子機制：Rht-B1b蛋白不僅需要逃避赤霉素誘導的蛋白降解，還需要GSK3介導的磷酸化來增強其活性和穩(wěn)定性，才能發(fā)揮其降低小麥株高的生物學功能。該研究為小麥株型遺傳改良提供了理論基礎和新思路。
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