水稻叶扭曲基因CL1的作用机理研究

水稻剑叶提供籽粒约40%的光合产物，剑叶形态改良一直是水稻株型育种的重要目标。本课题组在水稻花药培养的花粉植株后代中筛选到一个水稻上三叶扭曲的突变体c1l。CL1基因被精细定位在一个包含两个基因的区间内，在突变体中发生了一个碱基的替换和一个碱基的缺失，导致蛋白翻译提前终止，CL1蛋白与一个细胞周期蛋白的同源性高达71％。互补实验发现，CL1基因能够恢复突变体剑叶扭曲表型。本研究将重点就如下三个问题进行研究：1）CL1蛋白为什么特异调控水稻上三叶的形态；2）它是不是通过对细胞周期的调控来实现对叶片形态调控的；3）它与哪些蛋白协做来实现对叶片形态的调控过程。深入研究该基因的作用机理一方面将提高我们对水稻叶片发育过程的理解，另外也将为下一步通过分子设计改良水稻株型提供理论支持。

本项目已经顺利完成研究任务，相关研究成果发表在nature communication（2012, 20, 3:752）上，由该课题延伸出来的TE另一个底物的研究工作还在进行中。由于在发表论文中，目标基因被正式命名为TE，因此在下面的总结中以TE而不是项目申请书中的CL代表目的基因。.本研究以卷叶并多分蘖突变体te（Tiller Enhancer）为研究材料，通过对其下游底物的研究，发现APC/C TE复合体能够介导MOC1的泛素化，导致MOC1进入26S蛋白酶体进行降解，从而揭示水稻形态建成的一个新机制。.主要研究结果如下： .（1）本研究分离和鉴定了一个编码水稻Cdh1蛋白的基因Tiller Enhancer (TE)。研究显示TE是anaphase promoting complex/cyclosome (APC/C)的一个激活亚基，具有保守的细胞周期调控功能。.（2）序列分析发现MOC1蛋白N端有一个典型的D-box结构域。经酵母双杂交、体外pull-down实验证明，TE和MOC1之间存在依赖于D-box之间的互作。MOC1蛋白在te突变体中明显积累；体外实验表明，te突变体不能泛素化和降解MOC1蛋白。.（3）本研究发现了MOC1的一个新的负调控子并且揭示了APC/CTE(Cdh1) E3 泛素连接酶的一个新功能：调控植物的胚后分枝。