水稻SAR1蛋白通过参与细胞微管解聚影响籽粒形状和大小

【作者】 邓祝云； 刘玲童； 李唐； 严长杰； 王台；

【机构】 中国科学院植物研究所中国科学院植物分子生理学重点实验室； 扬州大学农学院；

【摘要】 水稻籽粒的形状和大小不仅直接影响了籽粒的千粒重,是水稻产量的重要决定因素之一,而且还决定了我们食用的稻米的形状和外观,是大米的外观品质的决定因素。我们利用籽粒长度变短,呈现为圆形的突变体sar1(small and round kernel mutant),研究了SAR1调控籽粒性状与大小的机制。发现SAR1编码一个驱动蛋白。Sar1的籽粒变圆表型是由于稃片细胞的长度变短,使得小花在完成形态分化后,其稃片的伸长受到了影响,导致形成的成熟稃片长度短于野生型;变短的稃片又进而限制了包裹在稃片内部的颖果的发育,使发育的颖果表现出被挤压变形变短的表型;最终整个籽粒呈现出长度变短、形状变圆的表型。纯化的Sar1蛋白具有微管解聚活性,其解聚活性随着蛋白浓度的升高而增大。药物实验结果显示sar1突变体对微管解聚剂的敏感性降低,而对微管稳定剂的敏感性升高,表明SAR1基因突变导致微管的解聚动态降低,使微管稳定性增加。综上可见,SAR1是一个影响水稻籽粒形状和大小的基因,其编码的蛋白具有微管解聚活性,并能利用其解聚活性参与微管动态的调节,促进微管的快速变化,以利于细胞的快速伸长,进而对稃片细胞的大小产生影响,而稃片细胞的大小最终直接决定了水稻稃片的形状和大小,进而间接的决定了颖果及食用胚乳的形状和大小。更多还原