黄先忠博士克隆的水稻DEP1基因功能有新发现
 
发布人:生命科学学院  发布时间:2014-05-13   浏览次数:448

  黄先忠博士克隆的水稻DEP1基因功能有新发现

   近日,国际著名学术期刊《Nature Genetics》(《自然-遗传学》)杂志在线发表了我校生命科学学院黄先忠博士作为共同作者的研究论文《Heterotrimeric G proteins regulate nitrogen-use efficiency in rice》(影响因子为35.2)。这项成果由中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究团队领衔完成的。

    氮是促进植物生长和发育必需的大量营养元素之一。氮肥是农业生产中需要量最大的化肥品种,它对提高作物产量、改善农产品的质量有重要的作用。但是,只有少量氮肥被植物吸收,大部分的氮肥则被释放到大气或流失到水体中,对环境造成了越来越严重的影响,提高农作物的氮肥利用效率已成为了寻求可持续农业发展的当务之急。

    早在2009年,黄先忠博士通过图位克隆的方法从中国超级稻中克隆了一个水稻直立密穗控制基因DEP1,证明了DEP1基因能促进细胞分裂,增加穗粒数,从而促进水稻增产。研究论文《Natural variation at the DEP1 locus enhances grain yield in rice》就发表在《Nature Genetics》上(影响因子34.25)。通过酵母双杂交实验,黄先忠博士筛选到了一个与DEP1高度互作的蛋白——水稻Gβ亚基。原来DEP1基因就是编码一个植物非典型G蛋白γ亚基,这一发现为进一步深入研究DEP1基因的功能奠定了很好的基础。

    异三聚体鸟嘌呤核苷结合蛋白(简称G蛋白)是一类在真核细胞中保守的重要信号转导分子,介导细胞膜外侧的G蛋白偶联型受体(GPCR)与膜内侧效应器之间的跨膜信号转导,由α、β和γ三个亚基组成。G蛋白也是调控动植物生长发育的重要信号传导蛋白。傅向东团队发现,DEP1基因在水稻氮高效利用方面能起到关键作用。在体内DEP1蛋白与Gα亚基和Gβ亚基发生了互作,导致Gα亚基活性降低,Gβ亚基活性增高,从而抑制了氮反应。携带显性dep1-1等位基因的植物表现氮不敏感型营养生长,氮提取和同化增高,因此施与适当水平的氮肥可提高收获指数和产量。

    专家表示,水稻DEP1基因这一新功能的发现,为“生态友好型”作物高产和稳产提供了保证,也为揭示农作物氮高效利用的分子调控机制提供了线索。这一研究成果的发表,再次证明了黄先忠博士克隆水稻DEP1基因这一研究成果的重要性。

 文/肖守德