中科院遗传所李云海研究组揭示种子大小和重量的调控新机制学术资讯

来源：BioArt植物Nature Commun ：中科院遗传所李云海研究组揭示种子大小和重量的调控新机制

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。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组在Nature Communications发表了题为“Transcriptional repression of GIF1 by the KIX-PPD-MYC repressor complex controls seed size in Arabidopsis”的研究论文，揭示了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。

李云海研究组前期的研究表明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。

图: KIX-PPD-MYC-GIF1途径调控种子大小的分子机理

李云海研究组博士生刘祖培为该论文的第一作者，李云海研究员为通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15603-3

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