中国农业科学院作物科学研究所的刘录祥团队,通过研究小麦圆粒突变体rg1,成功克隆了编码vWA-Vwaint蛋白的基因,该基因对籽粒大小和旗叶形态具有调控作用。他们发现,关键位点的氨基酸变异导致圆粒和短旗叶表型,可能与单萜合成途径的关键酶MCT相互作用,进而影响内源GA和ABA水平,引起形态变化。相关研究成果以“背靠背”形式发表在SCIENCE CHINA Life Sciences杂志,论文标题为“Identification of a von Willebrand factor type A protein affecting both grain and flag leaf morphologies in wheat”。
陈时盛团队在前期研究中鉴定出18个独立的宁春4号EMS突变系,这些突变系表现出叶和种子短圆、颖壳变短、叶夹角变小和延迟开花等多种表型变化。通过图位克隆方法,他们获得了候选基因TaAPA2,该基因的点突变引起了小麦多种形态性状的改变。研究还发现,TaAPA2编码一个具有vWA和Vwaint结构域的特殊蛋白,并利用CRISPR/Cas9基因编辑和稳定的转基因实验进行了功能验证。研究发现,semi-dominant的EMS和基因编辑突变可能通过显性负性效应起作用,证明了突变蛋白与正常蛋白存在竞争性相互作用且存在剂量效应。在普通小麦和节节麦材料中,共发现了6种TaAPA2的单倍型,其中单倍型H1和H2分别在普通小麦品种和节节麦中属于优势类型。TaAPA2主要在穗部和SAM中高表达,且亚细胞定位显示其定位于细胞质和质膜。此外,TaAPA2与TaCCDC115蛋白互作,并可能受到TaCCDC115的互作蛋白V-ATPase亚基TaVHA-c的干扰,推测它们之间存在潜在的调节机制。这项研究为理解含有vWA结构域的蛋白在调控小麦植株形态中的功能机制提供了基础。
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