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    The Plant Journal|杂交水稻全国重点研究室蔡强教授团队揭示水稻TETs基因家族的表达特征及其在生长发育中的功能


    研究背景
    Tetraspanins(TETs)是真核生物中一类小的进化保守的跨膜蛋白超家族。它充当膜的主要组织者,调控相关伴侣蛋白的分布和聚集,在细胞粘附、膜融合等广泛的生物学过程中发挥重要功能。目前,动物TETs基因的功能已被阐述很多,但植物TETs的功能在很大程度上仍然未知,尤其在水稻发育中的作用还不清楚。

    近日,杂交水稻全国重点研究室蔡强教授团队在The Plant Journal发表了题为“Rice Tetraspanins Express in Specific Domains of Diverse Tissues and Regulate Plant Architecture and Root Growth”的研究论文。借助生物信息学、分子生物学和遗传学等多种研究手段,作者发现OsTETs具有与动物和拟南芥TETs相似的核心结构域,大多数OsTETs蛋白定位在内质网上,部分OsTETs基因在水稻营养器官和生殖器官的不同组织中具有相似的表达谱。

     

    研究内容

    依据OsTETs重叠的表达模式,作者进一步地利用CRISPR-Cas9基因编辑技术生成了OsTET5、OsTET6 和OsTET9、OsTET10的单、双突变体,田间试验发现双突变体ostet5 ostet6和ostet9 ostet10均表现出株高变矮、分蘖增加,节间缩短,二级支梗数和穗粒数相对减少的表型。进一步研究发现OsTET5、OsTET6 和OsTET9、OsTET10在分蘖芽、分蘖基部及二级支梗原基也具有相似的表达模式。因此,作者推测OsTET5和OsTET6、OsTET9和OsTET10在通过调控株高和分蘖参与水稻株型发育方面具有相似的功能。

    鉴于OsTET13在根中的特异性表达特征,作者还构建了OsTET13的突变体和过表达材料,发现OsTET13负调控水稻根长。为了探究OsTET13在根发育中的功能,作者通过RNA-seq分析,发现在ostet13突变体中显著富集到‘α-Linolenic acid metabolism’途径,而茉莉酸(JA)是α-Linolenic acid的代谢产物之一 。进一步结合OsTET13的突变体和过表达材料中JA途径相关基因的表达量检测、内源JA含量测定,以及外源施加MeJA和IBU(JA抑制剂)后根长表型及相关基因表达量变化等试验,表明OsTET13通过介导JA的生物合成调控水稻根的发育。

     

    小结

    该研究对OsTETs的表达特征进行了系统性分析,揭示了OsTET5-6和OsTET9-10通过调控株高和分蘖数参与水稻株型发育,以及OsTET13通过介导JA途径参与水稻根的生长,为今后的研究奠定重要基础。

     

    图文来源于网络

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