编码机

NRL3编码蛋白质及其与NAL9相互作用

发布时间:2023/8/7 14:19:19   

水稻是一种重要的作物,为全球人口提供营养和能量。近年来,全球对大米的需求快速增长,但产量增长不到1%。因此,提高水稻产量是水稻育种的最终目标。稻叶是主要的光合作用器官。叶形影响光捕获和能量转换的效率。合适的叶片形状可以提高植物的光合作用效率,提高植物产量。

中国水稻研究所胡培松研究团队在frontiersinplantscience发表了一篇名为

“RiceMorphogenesisandChlorophyllAccumulationIsRegulatedbytheProteinEncodedbyNRL3andItsInteractionWithNAL9”的文章揭示了NRL3编码的蛋白质及其与NAL9的相互作用调控水稻形态发生和叶绿素积累。

叶形态是重要的农艺性状。叶片形状的变化影响光合作用效率,进而影响水稻产量。叶片形态的突变主要分为两大类,窄叶和卷叶。影响水稻叶形的因素分为与细胞结构变化相关的八类,在泡状细胞、叶肉细胞、厚壁细胞和维管束的数量、大小和形态上存在差异。

在这项研究中,我们分离并鉴定了一种狭窄且卷曲的叶片突变体,暂时命名为nrl3,叶片呈深绿色。组织学分析表明,nrl3的维管束数量减少,并经历异常的背轴硬细胞分化。NRL3突变表型由单个隐性基因控制,精细映射到Chr3上Indel3和RM之间的kb间隔。这个区间有42个ORF。测序确定了一个SNP突变体,导致候选基因ORF18过早停止。

预测NRL3基因编码一种功能未知的蛋白质。为了探索其作用方式,我们筛选了水稻幼苗的酵母双杂交(Y2H)文库。使用NRL3作为诱饵,我们筛选并测序了许多与NRL3相互作用的独立片段。测序结果显示NAL9/VYL基因与部分克隆匹配。

在水稻中,VYL编码ATP依赖的Clp蛋白酶蛋白水解亚基蛋白,在水稻叶绿体生物合成和叶片发育中起重要作用。vyl突变体在整个生长期表现出窄叶、淡绿色叶片表型。酵母双杂交试验(Y2H)显示NRL3直接与VYL相互作用(图6A)。此外,双分子荧光互补(BIFC)显示NRL3和VYL在膜上相互作用(图6B)。总之,NRL3和VYL之间有很强的相互作用。VYL与ClpP4、ClpP5、ClpP和ClpP3形成复合物,在叶绿体的生物合成和叶片发育中发挥重要作用,而ClpP4、ClpP5、ClpT、ClpP3和VYL具有相似的表达模式。最后我们提出了NRL3影响叶片发育和叶绿素降解的复合模型(图7B),但该复合体的准确调控机制需要进一步研究。

图6.NRL3与NAL9/VYL的相互作用

图7NRL3在调节叶片发育和叶绿素降解中所起的作用



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