“****”教授《The Plant Cell》新文章

　　

生物通报道  来自中科院植物研究所的研究人员在新研究中发现并证实了一个kinesin类型马达蛋白具有转录因子活性，其突变导致赤霉素（GA）合成水平降低，而使细胞伸长受阻。相关研究工作于2月15日发表在国际学术杂志《植物细胞》（The Plant Cell）上。该研究得到了基金委创新研究群体项目和国家863项目的资助。

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领导这一研究的是中科院植物所的种康教授，曾入选中科院“****“，国家青年科学基金获得者。现任中国科学院植物研究所副所长，中国科学院光合作用与黄静分子生理学重点实验室主任。

马达蛋白(motor protein）是依赖于细胞骨架蛋白将化学能转变为机械能的一类蛋白，在动植物细胞生长和细胞分裂中是必不可少的。但是除提供能量之外，该类蛋白在动物和植物细胞中是否还具有其它生理功能还不为人所知。种康研究组与其合作者发现并证实了一个kinesin类型马达蛋白具有转录因子活性，其突变导致赤霉素（GA）合成水平降低，而使细胞伸长受阻。

研究人员在水稻中发现了一个种子及各器官都明显变短的突变体gdd1，生理学实验表明，突变体对赤霉素应答正常且外源施加可以恢复其表型，结合遗传学分析，证明gdd1为一个新的赤霉素合成缺陷突变。研究人员通过图位克隆分离了GDD1基因，证明该基因位于9号染色体，编码一个kinesin类型的马达蛋白BC12。基因芯片分析显示，gdd1突变体中赤霉素合成的关键基因KO2的转录水平明显下调。通过生物信息学分析、EMSA和ChIP证明，GDD1可以与KO2的启动子结合，并具有转录因子活性，由此认为GDD1的靶基因是赤霉素合成的关键基因KO2。进一步借助毛细管电泳和质谱鉴定，证实突变体中赤霉素合成减少。

新研究发现揭示了赤霉素合成调节的新模式，为马达蛋白在动植物细胞生长和细胞分裂中的功能研究开辟了新的途径。GDD1基因在分子育种中具有潜在的应用前景。

（生物通：何嫱）

作者简介：
种康，1962年4月出生，陕西人，研究员,博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者，中科院“****”入选者。现任中国科学院植物研究所副所长，中国科学院光合作用与环境分子生理学重点实验室主任。

研究领域

利用水稻、小麦、拟南芥菜等作材料进行器官发生和开花过程中的功能基因组学及相关的基因工程研究工作。

环境应答功能基因组研究
低温是影响水稻产量的因素之一。我们重点以水稻、小麦和拟南芥等作为实验材料，开展水稻低温胁迫的功能基因分析以及耐低温基因的克隆与应用，研究植物应答环境低温的分子机理和低温信号转导途径。目前发现水稻中一个转录因子 OsMYB3R-2（Plant Physiol，2007, 143:1739-51）、锌指蛋白OsCOIN（Planta, 2007, 226:1007–1016）等基因参与低温耐性。课题组将在此基础上，探索作物分子遗传改良的可能途径。
  
开花与春化作用分子机理研究
课题组率先在冬小麦中克隆到春化相关基因在小麦中获得春化相关基因cDNA克隆（Physiol. Plant., 1994），从DNA、RNA 和蛋白质水平对春化相关蛋白VER2 进行了深入研究，证明其RNA主要分布在茎尖幼叶的叶肉细胞中（Planta, 2003, 217:261-270），该蛋白为一种凝集素，春化作用影响该蛋白的磷酸化状态和胞内的分布模式。组蛋白受到多种形式的修饰, 包括乙酰化、甲基化、磷酸化与泛素化等，我们基于表观遗传学分析，发现SKB1能催化FLC基因启动子区域染色质组蛋白H4的3位精氨酸的对称性双甲基化，进而促进开花，表明SKB1是控制开花自主途径的新成员（EMBO J, 2007, 26:1934-1941）。
  
水稻拟南芥器官发生的分子机理
利用水稻和拟南芥为材料，通过分子遗传学、分子细胞生物学和生理学等手段，克隆控制植物器官发生的功能基因，揭示在花器官的发生、根系的形成等过程中基因调控模式和控制途径，研究环境信号对植物发育进程的影响。目前课题组分析了参与根系发生和发育的小G蛋白OsRAA1（ Plant Physiol, 2004, 135:1502-1513）、TaRAN1（Plant Physiol, 2006, 140:91-101）、G蛋白激活蛋白OsAGAP（ Plant Cell & Environ, 2005, 28: 147–156；Plant J. 2006, 48:581-591）。

成果与奖励
 
2007年 入选 “新世纪百千万人才工程”国家级人选。
2006年 获得“中国科学院研究生院优秀教师”荣誉称号。
 　
承担项目
 
国家973项目 水稻光温胁迫的功能基因组学
国家863项目 特殊植物耐低温基因克隆与应用研究
国家973项目 水稻重要农艺性状的功能基因组和分子基础研究
国家863项目 水稻株高等性状基因的克隆及功能鉴定
CAS方向性项目 囊泡运输介导植物细胞分化和识别的分子机理
国家杰出青年基金 植物器官发生和发育的分子调控机理