EP3 和 OsFBK1连接酶共同影响植物micro-RNA生物发生及其靶标基因表达学术资讯

泛素蛋白降解是一种调节机制，影响许多细胞过程，包括细胞周期、胚胎发生、发育、花的形成、激素信号、植物对胁迫的反应和免疫。调节这些过程的关键调节蛋白的水平由26S蛋白酶体控制，该蛋白酶体招募E1酶、E2酶和E3酶将泛素附着到注定要降解的蛋白质上。在水稻中，已经报道了1，332种类型的连接酶，其中 F-box蛋白作为SCF复合物连接酶的亚单位之一，具有识别正确降解靶标的特异性，在植物生长过程中扮演着重要的角色。如HAWAIIAN SKIRT (HWS) 是来自拟南芥的 F-box 基因，是植物生长、边界形成和花发育的关键调节剂。在水稻中，目前已鉴定出687种F-box蛋白，在植物生长和发育过程中它们显示出不同的表达模式以及响应内部和外部信号的一系列作用。

2021年9月20日，Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“The Rice EP3 and OsFBK1 E3 ligases alter plant architecture and flower development, and affect transcript accumulation of microRNA pathway genes and their targets”的研究论文。在本研究中，作者证明 OsFBK1 是 HWS 的另一种功能直系同源物，EP3 和 OsFBK1 能显著影响植物结构如器官数量和大小、花的形态、花粉活力、颗粒大小和重量等，解析了在植物不同发育阶段 EP3 和 OsFBK1 基因之间相互作用的复杂性。

作者通过用 EP3pro::GFP 和 OsFBK1pro::RFP 构建体转化愈伤组织产生双转基因品系，使用荧光或共聚焦显微镜检查在T0双转基因系中的表达。结果发现EP3 和 OsFBK1 基因在来自分生区、根、茎、叶、花和种子的细胞的细胞核和细胞质中均有表达。

为了确定OsFBK1在水稻发育中的作用，并了解EP3和OsFBK1之间在塑造植物结构方面的作用机制，作者创制了 EP3 和 OsFBK1 敲低/敲除和超表达水稻植株。研究发现，EP3 和 OsFBK1协同调节植物生长，不同株系植物表现出明显的形态学差异。与 EP3 过表达植物相比，EP3 植物更高，叶子更宽。OsFBK1 转录水平降低的植物在初始发育阶段较小,分蘖数量减少。EP3 和 OsFBK1 过表达产生较小的植物，随着发育的进行，OsFBK1 过表达植物会恢复。这些结果进一步表明 EP3 和 OsFBK1 之间的复杂相互作用会影响植物结构。

作者分析了来自多个品系及其对照的5株植物的穗、谷粒和产量来进一步探究植物结构变化对种子产量的影响。结果发现 EP3 和 OsFBK1 通过影响穗结构、颗粒大小和重量影响了产量，并且EP3 和 OsFBK1改变了花器官的数量和形态。研究认为EP3 和 OsFBK1之间存在拮抗作用，可能通过靶向参与 miRNA 途径的蛋白质来影响 microRNA 生物发生基因的转录积累和转运，影响水稻的花器官形态、植物生长、结构、花发育、花粉活力和产量的调节。