综述:水稻E3泛素连接酶在环境胁迫响应及籽粒大小调控中的功能

【字体: 时间:2025年07月06日 来源:Rice Science 5.6

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了水稻E3泛素连接酶(E3 Ubiquitin Ligase)通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)调控蛋白降解的分子机制,重点解析其在生物/非生物胁迫响应及籽粒大小等关键农艺性状中的作用,为作物抗逆育种提供新靶点。

  

Abstract
泛素-蛋白酶体系统(UPS)由E1、E2和E3三类酶协同介导蛋白泛素化与降解,其中E3泛素连接酶决定底物特异性。水稻中已鉴定超过1500种E3酶,广泛参与生长发育、生物胁迫(如病原体侵染)和非生物胁迫(如干旱、盐碱)响应。近年研究在抗病调控领域取得突破性进展,同时揭示了E3对籽粒大小等关键性状的调控网络。

环境胁迫响应机制
水稻E3通过靶向降解胁迫响应蛋白调控抗逆性。例如,冷胁迫下OsSIRP1通过泛素化负调控因子OsNek6增强耐寒性;干旱响应中OsSDIR1介导ABA信号通路关键蛋白的降解。在抗病方面,OsPUB15通过泛素化真菌效应蛋白抑制稻瘟病,而OsBBI1则通过调控ROS稳态提升细菌性条斑病抗性。

籽粒大小调控途径
E3通过影响细胞分裂与扩张直接调控籽粒发育。OsGW2通过降解正向调控因子限制籽粒宽度,而OsGIF1则通过泛素化抑制因子促进灌浆。此外,E3-ARF模块(如OsTIR1)通过调控生长素信号影响胚乳发育,最终决定产量性状。

未来展望
当前研究尚需解析E3底物互作的全景网络,并开发基于CRISPR/Cas9的定向育种技术。跨组学整合(如泛素化修饰组与转录组)将加速抗逆高产水稻品种的设计。

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