候选院士PLoS Genetics解析水稻信号传导

　　

生物通报道：来自中科院遗传与发育生物学研究所和中国水稻研究所的研究人员发表了题为“The U-Box E3 Ubiquitin Ligase TUD1 Functions with a Heterotrimeric G α Subunit to Regulate Brassinosteroid-Mediated Growth in Rice ”的文章，发现了一个新的水稻BR不敏感矮秆突变体：taihu dwarf1(tud1)，由此揭示了G蛋白介导油菜素内酯信号转导新机制，这一研究成果公布在PLoS Genetics杂志上。

文章的通讯作者是中科院遗传与发育生物学研究所的薛勇彪研究员，其早年毕业于兰州大学生物学系，曾入选中科院"****"和国家杰出青年科学基金获得者。现任遗传与发育生物学研究所所长、国家973计划"水稻功能基因组学研究"项目首席科学家和《遗传学报》和《遗传》主编，山东农业大学, 北京师范大学，兰州大学和北京大学兼职或客座教授。薛勇彪研究员入选了2013中科院候选院士名单。

G蛋白可谓是明星蛋白，这种蛋白可以激活腺苷酸环化酶系统（AC系统）产生第二信使cAMP，从而产生进一步的生物学效应。关于这种蛋白的研究已经获得了两次诺贝尔奖，第一次是因为发现了G蛋白，而获得诺贝尔医学生理学奖，而最近一次，也就是2012年诺贝尔化学奖，则是颁给了G蛋白偶联受体结构研究。

而在植物中，G蛋白通常与G蛋白偶联受体一起将细胞外信号传递到胞质中。许多研究表明植物G 蛋白介导的信号转导途径在光、激素、糖等响应过程中发挥着精细的调控作用。

此前研究人员曾发现水稻G蛋白α亚基RGA1（D1）参与了油菜素内酯（BR）介导的信号响应途径，但是究竟D1如何介导BR信号转导的分子机制并不清楚。

在这篇文章中，研究人员发现了一个新的水稻BR不敏感矮秆突变体—taihu dwarf1(tud1)，这一突变体是由于一个编码U-box E3泛素连接酶的基因突变所造成。

研究人员通过详细的分析，发现tud1突变会导致水稻第二节间细胞纵向细胞层排列紊乱和外颖中薄壁细胞体积变小，并且D1可以通过与TUD1直接相互作用来介导BR信号响应通路。

这些研究结果揭示了D1和TUD1共同作用介导了一条新的BR信号响应通路。进一步的研究发现TUD1在植物中具有保守性，为进一步提高水稻等作物产量提供了新的途径。

原文摘要：

The U-Box E3 Ubiquitin Ligase TUD1 Functions with a Heterotrimeric G α Subunit to Regulate Brassinosteroid-Mediated Growth in Rice

Heterotrimeric G proteins are an important group of signaling molecules found in eukaryotes. They function with G-protein-coupled-receptors (GPCRs) to transduce various signals such as steroid hormones in animals. Nevertheless, their functions in plants are not well-defined. Previous studies suggested that the heterotrimeric G protein α subunit known as D1/RGA1 in rice is involved in a phytohormone gibberellin-mediated signaling pathway. Evidence also implicates D1 in the action of a second phytohormone Brassinosteroid (BR) and its pathway. However, it is unclear how D1 functions in this pathway, because so far no partner has been identified to act with D1. In this study, we report a D1 genetic interactor Taihu Dwarf1 (TUD1) that encodes a functional U-box E3 ubiquitin ligase. Genetic, phenotypic, and physiological analyses have shown that tud1 is epistatic to d1 and is less sensitive to BR treatment. Histological observations showed that the dwarf phenotype of tud1 is mainly due to decreased cell proliferation and disorganized cell files in aerial organs. Furthermore, we found that D1 directly interacts with TUD1. Taken together, these results demonstrate that D1 and TUD1 act together to mediate a BR-signaling pathway. This supports the idea that a D1-mediated BR signaling pathway occurs in rice to affect plant growth and development.

作者简介：

薛勇彪

1983年，兰州大学生物学系动物学专业理学学士；1986年，中国科学院发育生物学研究所理学硕士；1989年，John Innes Institute 和University of East Anglia博士；1990-1995年，John Innes Centre和University of Oxford博士后。1995-1997年，John Innes Centre 的Sainsbury Laboratory 任Research Scientist。薛勇彪博士系1998年中科院"****"入选者和国家杰出青年科学基金获得者。现任研究所所长、国家973计划"水稻功能基因组学研究"项目首席科学家和《遗传学报》和《遗传》主编，山东农业大学, 北京师范大学，兰州大学和北京大学兼职或客座教授。