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南京農(nóng)業(yè)大學萬建民院士團隊發(fā)現(xiàn)水稻細胞壁合成重要因子BP1
細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。植物細胞壁的形成受復(fù)雜且精細的時空網(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)日本學者報道，植物中有超過10%的基因參與到細胞壁相關(guān)代謝。禾谷類作物的細胞壁研究，尤其是次生細胞壁的研究對提升作物莖稈機械強度和培育抗倒伏品種具有重要意義。
核苷糖是植物細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)大學作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室萬建民院士團隊題為“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）突變導致水稻細胞壁組分發(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，進而導致次生細胞壁變薄，植株變脆。進一步研究發(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)控細胞壁組分的合成。
南京農(nóng)業(yè)大學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)大學吳藹民教授，澳大利亞墨爾本大學博士后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。