遗传发育所发现种子大小和重量调控的重要机制

种子大小与重量是重要的农艺性状，很大程度上决定了作物的产量。虽然已知一些基因参与调控植物种子大小与重量，但种子发育过程十分复杂，调控种子大小与重量的遗传网络和分子机理尚待研究。中国科学院遗传与发育生物学研究...

种子大小与重量是重要的农艺性状，很大程度上决定了作物的产量。虽然已知一些基因参与调控植物种子大小与重量，

但

种子发育过程十分复杂，调控

种子

大小与重量的遗传网络和分子机理尚待研究。

中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组发现了

KIX-PPD-MYC-GIF1

信号通路调控拟南芥种子大小与重量的重要机制。

李云海

研究组前期研究表明

KIX-PPD

转录抑制复合体调控植物叶片大小，

F-box

蛋白

SAP

能够调控

KIX-PPD

复合体蛋白稳定性

(Wang et al.,

Nature Communications

2016; Li et al.,

PLoS Genetics

2018)

。但其是否调控种子大小及其下游调控的底物并不清楚。该研究发现

KIX8/9

和

PPD1/2

功能缺失导致增加种子大小和重量。

PPD1/PPD2

蛋白分别与转录因子

MYC3

和

MYC4

相互作用。

KIX8/9

通过

PPD1/2

和

MYC3/4

在体内形成

KIX-PPD-MYC

转录抑制复合体。

MYC3

和

MYC4

功能缺失导致大和重的种子。

进一步研究发现

KIX-PPD-MYC

复合体通过

MYC3/4

结合到

GIF1

基因启动子的

G-box

区，并抑制其表达。

GIF1

功能缺失突变体

(

gif1

)

产生小而轻的种子

。

遗传学分析表明

GIF1

作为

KIX-PPD-MYC

复合体下游因子调控种子大小和重量。因此该研究揭示了

KIX-PPD-MYC-GIF1

信号通路调控种子大小与重量的新机制。另外，拟南芥

KIXs

、

PPDs

和

GIF1

基因在大豆、苜蓿、玉米和水稻中的同源基因具有调控种子大小的功能，有望应用这些基因提高作物产量。

该研究成果于

4

月

15

日在线发表于《自然-通讯》

杂志

（

Nature Communications，

DOI:

10.1038/s41467-020-15603-3

）。李云海研究组博士生刘祖培为该论文的第一作者，研究员李云海为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中科院先导专项的资助。

图

:

KIX-PPD-MYC-GIF1

途径

调控种子大小的分子机理