南京农业大学最新Nature文章

　　

生物通报道：来自南京农业大学，中国农业科学院，华盛顿大学等处的研究人员发表了题为“D14–SCFD3-dependent degradation of D53 regulates strigolactone signalling”的文章，以一种水稻矮化多分蘖突变体为研究对象，证实了D53蛋白能作为独脚金内酯信号途径的抑制子参与调控植物分蘖的生长发育。

这一研究成果公布在12月11日Nature杂志在线版上，文章的通讯作者为南京农业大学万建民教授，华盛顿大学郑宁教授以及中国农业科学院王海洋研究员。文章以南京农业大学为第一署名单位，第一作者是南京农业大学农学院2008级博士研究生周峰。

植物激素在植物生长发育过程中起着重要的调控作用，一种激素往往调控多个生理过程，而植物的某一生理过程则受制于多种激素的协同作用。独角金内酯(strigolactones)是近年来发现的一种植物激素或其前体，能够抑制植物的分枝和侧芽的生长，并与生长素和细胞分裂素一起调控植物的分枝（蘖）数量。

之前的研究表明，独脚金内酯是调控植物分枝的第三种激素，这突破了植物茎分枝由生长素和细胞分裂素这两种激素调控的传统观念。大量研究表明独脚金内酯的合成很可能源于类胡萝卜素途径，但对其信号途径的研究知之甚少。

在这篇文章中，据报道研究人员利用一个部分显性水稻矮化多分蘖突变体（该突变体由日本九州大学惠赠），命名为dwarf 53 (d53)，进行外源激素处理和内源激素测定表明，d53是一个独脚金内酯不敏感突变体。

研究人员通过精细定位和图位克隆，获得了位于水稻第11号染色体短臂末端的D53基因，该基因编码一个新的在结构上与I类Clp ATPase类似的核蛋白。后续的功能分析发现，在独脚金内酯存在的条件下D53蛋白可与两个已知的独脚金内酯信号分子D14、D3互作，形成D53–D14–SCFD3蛋白复合体，D53蛋白被泛素化，进而特异地被蛋白酶体系统降解，从而诱导下游目标基因的表达以及独脚金内酯信号的响应。

这项研究首次在遗传和生化层面上证实了D53蛋白作为独脚金内酯信号途径的抑制子参与调控植物分枝（蘖）的生长发育，是南京农业大学在Nature上发表的第一篇研究文章（Article Research），也是迄今中国植物学领域中少有的几篇Nature Article Research文章。

万建民教授课题组此前曾在Nature Communications上报道了TE蛋白调控水稻分蘖形成机理，另外一位通讯作者，华盛顿大学郑宁博士则主要从事泛素化机理及其关键蛋白质结构研究。他们合作取得了这一植物分枝（蘖）形成机制领域的重大进展，不仅为水稻株型改良提供了重要的理论基础，而且为水稻籼粳交杂种优势利用提供了有用的基因和材料。（生物通：万纹）

原文摘要：
D14–SCFD3-dependent degradation of D53 regulates strigolactone signalling

Strigolactones (SLs), a newly discovered class of carotenoid-derived phytohormones, are essential for developmental processes that shape plant architecture and interactions with parasitic weeds and symbiotic arbuscular mycorrhizal fungi. Despite the rapid progress in elucidating the SL biosynthetic pathway, the perception and signalling mechanisms of SL remain poorly understood. Here we show that DWARF 53 (D53) acts as a repressor of SL signalling and that SLs induce its degradation. We find that the rice (Oryza sativa) d53 mutant, which produces an exaggerated number of tillers compared to wild-type plants, is caused by a gain-of-function mutation and is insensitive to exogenous SL treatment. The D53 gene product shares predicted features with the class I Clp ATPase proteins and can form a complex with the α/β hydrolase protein DWARF 14 (D14) and the F-box protein DWARF 3 (D3), two previously identified signalling components potentially responsible for SL perception. We demonstrate that, in a D14- and D3-dependent manner, SLs induce D53 degradation by the proteasome and abrogate its activity in promoting axillary bud outgrowth. Our combined genetic and biochemical data reveal that D53 acts as a repressor of the SL signalling pathway, whose hormone-induced degradation represents a key molecular link between SL perception and responses.

作者简介：
万建民
“****奖励计划”特聘教授、博士生导师。1985年南京农业大学硕士毕业后留校任教; 1991年赴日留学，1995年获日本京都大学遗传学博士学位; 1996年京都大学JSPS博士后; 1997年就职于日本农林水产省农业研究中心，历任研究员和主任研究员; 1999年3月被教育部聘为首届“ ****奖励计划”特聘教授，就职南京农业大学, 历任生命科学和技术学院院长，农学院院长; 2003年于中国农业科学院作物科学研究所任所长。
中国作物学会副理事长，中国农业生物技术学会副理事长，中国植物学会理事、中国遗传学会理事。国家863专家、转基因专项咨询组首席专家、享受国家政府特殊津贴专家、江苏省和农业部有突出贡献中青年专家，江苏省“五一”劳动奖章获得者。入选新世纪百千万人才工程国家级人选。

主要从事水稻重要农艺性状的基因定位、克隆和品种选育等研究。先后发现并精细定位了水稻广亲和基因9个，水稻休眠性基因4个，抗倒伏基因1个，耐贮藏基因1个，谷蛋白基因4个，谷氨酰胺脱羧酶基因1个，黄绿叶基因1个，粒长基因、粒宽基因各1个，并向国际植物基因命名委员会申请登录成功。目前已成功克隆了谷蛋白基因GluB-4、GluB-6、二硫键异构酶基因、黄绿叶基因、花粉半不育基因、水稻液泡加工酶基因、OsRab5a等基因，并进行了相关功能研究。利用分子育种技术和传统育种手段相结合，培育优质、高产、多抗水稻新品种6个，其中宁粳1号2008年在江苏、安徽、上海等地推广超600万亩，为江苏第一大粳稻品种，全国第二大粳稻品种；协优107于2006年在云南永胜创造亩产1287公斤的水稻单产世界最新纪录。目前参试品种（组合）有9个。获得新品种权10项，申请新品种权7项。获得授权专利3项，申请专利5项。2000年以来，在国内外核心刊物上发表论文190余篇，其中在Plant J、Plant Physiol.、TAG、Planta、PMB 等SCI论文59篇；获中国高校自然科学一等奖1项，中国农科院科技进步二等奖2项，江苏省科技进步二等奖1项，浙江省科技进步二等奖1项。

研究方向： 作物遗传育种