廣東
植物如何感知并調控其種子大小，是一個重要的發育生物學問題。同時種子大小也是一個關鍵的農藝性狀，直接影響作物產量。生長素在植物生長發育的各個過程中發揮重要作用，但是生長素信號如何參與調控種子大小仍然知之甚少。
近日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所李云海、汪迎春研究員，福建農林大學徐通達、于永強教授，中國科學院植物所鄭雷英副研究員和山西師范大學郜剛教授等團隊合作在Molecular Plant上在線發表了題為The auxin co-receptor TMK1-mediated phosphorylation and destabilization of DA1 connects auxin signaling with seed size control in Arabidopsis的研究論文，揭示了生長素信號通過TMK1-DA1-UBP15通路調控種子大小的新機制，首次建立了生長素信號和種子大小調控之間的直接分子聯系，為作物種子大小改良提供了新視角。
該研究發現TMK1是擬南芥種子大小的正調控因子，其功能缺失突變體種子變小，而過表達TMK1種子顯著變大。研究人員進一步篩選了TMK1的互作蛋白，發現TMK1與種子大小調控的核心因子DA1互作。泛素激活的肽酶DA1通過切割去泛素化酶UBP15抑制外珠被細胞分裂，從而負調控種子大小。遺傳關系分析發現DA1和UBP15作用于TMK1的下游調控種子大小。生化機制研究表明TMK1通過磷酸化DA1促進其降解。進一步研究發現生長素通過TMK1促進DA1的磷酸化水平增加，導致DA1蛋白豐度下降，UBP15蛋白增多，促進種子增大，形成了從生長素信號到種子大小的直接分子通路。此外，DA1在小麥、玉米、水稻和油菜中的同源蛋白已被報道可調控種子大小，TMK1的同源蛋白也廣泛存在于重要作物中，未來可通過精準編輯作物中DA1的保守磷酸化位點，調控TMK1-DA1通路，有望改良種子大小、提高作物產量。
李云海研究組在讀博士生王安彬、植物所鄭雷英副研究員和已畢業聯培碩士生張鑫東為該論文的共同第一作者；李云海研究員和鄭雷英副研究員為論文的共同通訊作者。
生長素通過TMK1-DA1-UBP15分子模塊調控種子大小的工作模型
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