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南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬建民院士團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)水稻細(xì)胞壁合成重要因子BP1
細(xì)胞壁對植物的生長發(fā)育、信號感知、環(huán)境適應(yīng)等具有重要作用。植物細(xì)胞壁的形成受復(fù)雜且精細(xì)的時空網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，涉及到眾多的酶類、轉(zhuǎn)運蛋白和多種物質(zhì)代謝及修飾過程。據(jù)日本學(xué)者報道，植物中有超過10%的基因參與到細(xì)胞壁相關(guān)代謝。禾谷類作物的細(xì)胞壁研究，尤其是次生細(xì)胞壁的研究對提升作物莖稈機(jī)械強(qiáng)度和培育抗倒伏品種具有重要意義。
核苷糖是植物細(xì)胞壁多聚糖合成的活化底物，主要由核苷糖轉(zhuǎn)化酶催化形成。尿苷二磷酸葡萄糖差向異構(gòu)酶基因（UDP-glucose 4-epimerase, UGE）是一類重要的核苷糖轉(zhuǎn)化酶，催化尿苷二磷酸葡萄糖和尿苷二磷酸半乳糖的相互轉(zhuǎn)化，水稻中存在5個同源蛋白，包括1個葉綠體定位和4個胞質(zhì)定位基因。葉綠體定位的UGE基因（PHD1）主要參與糖脂的生物合成以及光合膜的生物發(fā)生過程，而胞質(zhì)定位的UGE基因的功能有待研究。
JIPB近日在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室萬建民院士團(tuán)隊題為“BRITTLE PLANT1 is required for normal cell wall composition and mechanical strength in rice”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)編碼水稻尿苷二磷酸葡萄糖差向異構(gòu)酶基因2（UGE2/BP1）突變導(dǎo)致水稻細(xì)胞壁組分發(fā)生改變，包括鼠李半乳糖醛酸聚糖I（Rhamnogalacturonan I）、同型半乳糖醛酸聚糖（Homogalacturonan）和阿拉伯半乳聚糖蛋白（Arabinogalactan protein）在突變體中含量下降。另外，突變體中纖維素的含量也下降，進(jìn)而導(dǎo)致次生細(xì)胞壁變薄，植株變脆。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)UGE2/BP1可與同源蛋白UGE1、UGE4互作，并且與UDP半乳糖轉(zhuǎn)運子2（UGT2）和UDP半乳糖轉(zhuǎn)運子3(UGT3)也能發(fā)生互作，參與調(diào)控細(xì)胞壁組分的合成。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后張元燕為該論文的作者，王益華教授與王春明教授為該論文的共同作者，萬建民院士為通訊作者。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)吳藹民教授，澳大利亞墨爾本大學(xué)博士后Carsten Rautengarten和Joshua L. Heazlewood教授也參與了此項研究。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃及江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新基金的資助。