PBJ：解析水稻细胞分裂素氧化酶CKX11调控叶片衰老和穗粒数的分子机制学术资讯

来源：植物科学最前沿

近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了浙江师范大学张可伟课题组题为“Cytokinin oxidase/dehydrogenase OsCKX11 coordinates source and sink relationship in rice by simultaneous regulation of leaf senescence and grain number” 的研究论文。揭示了水稻细胞分裂素氧化酶CKX11通过调节叶片衰老和穗粒数，协调源库关系，在水稻产量形成中发挥了重要的作用。

旗叶和籽粒分别属于禾谷类作物的源和库，二者都关系到作物产量形成。叶片早衰显著降低了光合速率，减少光合产物积累，严重降低了作物产量。而禾谷类植物的穗粒数是决定作物产量的重要因素之一。细胞分裂素作为一种重要的小分子激素，在叶片衰老和穗粒数/种子数目形成方面起着重要作用。
本研究利用CRISPR-Cas9基因编辑技术创制了水稻11个细胞分裂素氧化酶突变体，利用黑暗离体诱导叶片衰老的方法鉴定了能调控叶片衰老的基因OsCKX11。田间试验表明osckx11突变体不仅表现出叶片适度延缓衰老表型，而且分蘖数和穗粒数均显著增加。基因表达模式分析表明OsCKX11主要在根、叶和穗部表达，并强烈受脱落酸（ABA）和叶片衰老的诱导。亚细胞定位证明GFP-CKX11融合蛋白定位于细胞质。原位杂交进一步证明其在枝梗原基表达。体外重组OsCKX11蛋白催化多种类型细胞分裂素的降解，但对反式（trans-zeatin）和顺式玉米素(cis-zeatin)表现出较强的偏好性。与野生型（WT）相比，osckx11突变体旗叶的细胞分裂素水平显著升高。此外，在osckx11突变体中，ABA生物合成基因下调，ABA降解基因上调，从而降低了ABA的含量，说明OsCKX11在叶片衰老过程中介导了细胞分裂素和ABA之间的拮抗关系。总之，本研究揭示了细胞分裂素调控叶片衰老的分子机理，发现OsCKX11是细胞分裂素和ABA拮抗调控水稻叶片衰老的关键基因，进一步发现敲除OsCKX11能同时提高光合作用和籽粒数，提高作物产量，为揭示叶片衰老分子机理以及作物分子育种提供了新思路。

图1. OsCKX11调控水稻源库关系作用模式图

张可伟课题组的章薇讲师、已毕业研究生彭凯轩、崔付斌为论文的共同第一作者；张可伟教授为通讯作者。该工作得到中科院遗传发育所程祝宽研究员、王永红研究员和中国水稻所曾大力研究员的指导与合作。本项目得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13467

来源：frontiersin 植物科学最前沿

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247499419&idx=3&sn=e30064311dff3399af2cf78804955738&chksm=e8bd8c85dfca05934f04cf418283c36bd58ceab671f6a80b3f7b0fd5e565c24c97f2eccfa5c2#rd

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