近期,中国水稻研究所水稻基因组模块创新团队研究发现,水稻体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD:NicotinamideAdenineDinucleotide)合成途径受阻能够导致其叶部提前衰老,而对这一途径中的关键限速基因的克隆和功能解析有利于探究一种新的延缓水稻叶片衰老的方法,进而为水稻增产提供新思路。该研究成果4月6日在线发表于《植物生理学(PlantPhysiology)》杂志。

NAD在水稻细胞氧化还原反应和维持细胞的发育进程中起着重要的调控作用。虽然导致叶片衰老的因素很多,但是与植物体内NAD合成途径相关的因素却鲜有报道。

研究人员利用一个水稻叶片早衰相关的突变体叶尖枯1号(lts1:leaftipsenescence1),借助图位克隆的手段分离了LTS1基因,该基因编码NAD补偿合成途径中的一个关键限速酶——烟酸磷酸核糖转移酶(OsNaPRT1:OryzasativaNicotinatePhosphoribosyltransferase1)。LTS1基因的突变会扰乱水稻叶片中的NAD补偿合成途径,从而影响其一系列中间代谢产物的合成,其中包括烟酸(Na:Nicotinate)和烟酰胺(Nam:Nicotinamide)的含量显着增多、NAD含量减少。而烟酰胺含量的激增会严重抑制沉默信号调控因子(一种组蛋白去乙酰化酶)(OsSRTs:OryzasativaSilentInformationRegulator2)基因的表达;同时,诱导OsSRTs基因,启动了特异修饰组蛋白H3K9衰老调控基因,提高了乙酰化修饰水平,从而激活了这些衰老相关基因的转录、导致水稻叶片的早衰。

该研究得到了国家自然科学基金委、国家973项目、博士后科学基金和深圳科技项目的资助。吴立文博士、任德勇博士、胡时开博士和李赓觅博士为共同第一作者,郭龙彪研究员和钱前研究员为共同通讯作者。

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