90年代海归博士最新《Plant Cell》文章

　　

来自丁香园的消息，中科院遗传与发育生物研究所植物基因组国家重点实验室的研究人员鉴定了一种水稻乙烯受体——乙烯应答因子2（ETR2），为进一步研究乙烯对于单子叶植物的影响提供了重要资料。这一研究成果公布在最新一期《Plant Cell》杂志上。

文章的通讯作者是来自中科院遗传发育所研究员张劲松博士，其早年毕业于北京大学生物系，1994年远赴美国堪萨斯州立大学进行博士后研究，1998年回国，成为了中科院遗传所副研究员，在回国的十年中，张劲松博士主持或参与多项国家973，863，转基因专项及自然科学基金项目。申请专利10余项，发表SCI论文50余篇。

乙烯影响双子叶植物生长发育的众多方面，但它在单子叶植物上的作用还罕为人知。在这篇文章中，研究人员鉴定了一种水稻乙烯受体——乙烯应答因子2（ETR2），它属于2亚族。它含有一个歧化的组氨酸激酶结构域，却没有组氨酸激酶活性，而具有丝/苏氨酸激酶活性。这个结构域可磷酸化它的受体。这个激酶结构域N盒的突变，使ETR2失去激酶活性。在转基因水稻中，过量表达ETR2降低乙烯敏感性，延缓花转换。相反，RNA干扰植物表现为早花；T-DNA插入突变etr2基因表现为乙烯敏感性增加，花期提前。与对照组比较，ETR2过表达植株的有效穗和结实率都降低，而ETR2-RNAi植株和etr2突变株的千粒重都增加。淀粉粒在ETR2过表达植株的节间积累，这种情况没有出现在etr2突变株中。GIGANTEA 和TERMINAL FLOWER1/CENTRORADIALIS同源物(RCN1) 可延迟植株开花。它们在ETR2过表达植株中上调表达，在etr2突变株中下调表达。相反，淀粉酶基因RAmy3D在ETR2过表达植株中受抑制，而在etr2突变植株中上调表达。所以，ETR2可能通过下调下游基因延迟开花，并引起淀粉在秸秆中积累。

附：

张劲松，博士，研究员，博士生导师。

1986年在北京大学生物系获学士学位
1991年在北京大学生物系获博士学位
1991－1994年，中科院遗传所工作
1994－1997年，美国堪萨斯州立大学博士后研究
1998－2001年，中科院遗传所副研究员
2002－2005年，中科院遗传发育所副研究员
2006年，中科院遗传发育所研究员。主持或参与多项国家973，863，转基因专项及自然科学基金项目。申请专利10余项，发表SCI论文50余篇。

主要研究方向为植物耐逆的分子机制及大豆功能基因组研究。

1．乙烯信号传递与植物胁迫和生长发育反应
植物的生长发育和逆境胁迫反应受多种因素调控，乙烯就是其中之一。但乙烯对逆境胁迫反应的调控机制尚不清楚。近年来，随着乙烯信号传递途径的进一步揭示，其在胁迫反应中的作用也逐渐得到研究。我们在研究植物逆境反应的过程中，克隆了烟草的II类乙烯受体基因NTHK1和NTHK2。这两个基因均受多种逆境胁迫诱导。激酶分析表明二者均有Ser/Thr激酶活性，且NTHK2在其它离子存在下还具有His激酶活性。转基因分析表明，NTHK1可使转基因植物幼苗增大，转基因幼苗对乙烯敏感性降低。NTHK1在逆境胁迫反应中的作用是通过调控下游基因实现的。NTHK1的不同结构域在调控植物的不同反应中可能具有不同功能。进一步研究将探讨乙烯受体的Ser/Thr激酶活性在乙烯信号传递和植物逆境反应中的作用, 这些受体是否能磷酸化底物，是否有相互作用蛋白。这些研究可能进一步揭示乙烯信号传递的机制及各组分间的生化联系。对单子叶植物水稻的乙烯受体及其突变体也进行了研究,这些研究可初步阐释水稻中乙烯信号传递途径的特征.

2．大豆调控基因研究
大豆是重要的蛋白和油料作物。尽管相关的代谢及合成途径比较清楚，但相应的调控机制尚缺乏研究。我们致力于克隆相应的调节基因并研究其在调控大豆品质和胁迫反应中的功能。这些研究对于改善大豆品质及耐逆性具有重要的实际意义。


原文摘要：

The Ethylene Receptor ETR2 Delays Floral Transition and Affects Starch Accumulation in Rice

Ethylene regulates multiple aspects of plant growth and development in dicotyledonous plants; however, its roles in monocotyledonous plants are poorly known. Here, we characterized a subfamily II ethylene receptor, ETHYLENE RESPONSE2 (ETR2), in rice (Oryza sativa). The ETR2 receptor with a diverged His kinase domain is a Ser/Thr kinase, but not a His kinase, and can phosphorylate its receiver domain. Mutation of the N box of the kinase domain abolished the kinase activity of ETR2. Overexpression of ETR2 in transgenic rice plants reduced ethylene sensitivity and delayed floral transition. Conversely, RNA interference (RNAi) plants exhibited early flowering and the ETR2 T-DNA insertion mutant etr2 showed enhanced ethylene sensitivity and early flowering. The effective panicles and seed-setting rate were reduced in the ETR2-overexpressing plants, while thousand-seed weight was substantially enhanced in both the ETR2-RNAi plants and the etr2 mutant compared with controls. Starch granules accumulated in the internodes of the ETR2-overexpressing plants, but not in the etr2 mutant. The GIGANTEA and TERMINAL FLOWER1/CENTRORADIALIS homolog (RCN1) that cause delayed flowering were upregulated in ETR2-overexpressing plants but downregulated in the etr2 mutant. Conversely, the -amylase gene RAmy3D was suppressed in ETR2-overexpressing plants but enhanced in the etr2 mutant. Thus, ETR2 may delay flowering and cause starch accumulation in stems by regulating downstream genes.