研究发现生长素信号调控种子大小新机制
文章导读
当你还在为作物产量瓶颈焦虑，试图通过传统杂交筛选更大种子时，是否意识到绝大多数努力都浪费在了错误的调控层级上？学界长期困惑于植物如何精准感知并决定种子尺寸，而最新发现直接颠覆了认知：关键不在于营养供给，而在于生长素信号通过 TMK1-DA1-UBP15 通路进行的一场精密“分子手术”。这条被忽略的路径能直接指令细胞分裂停止或继续，一旦打通，作物改良将不再依赖漫长的自然筛选。如果这套机制能被完全复刻，你手中的种子资源库是否会瞬间失去价值？
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植物如何感知并调控其种子大小，是一个重要的发育生物学问题。同时种子大小也是一个关键的农艺性状，直接影响作物产量。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所、植物研究所等揭示了生长素信号通过TMK1-DA1-UBP15通路调控种子大小的新机制，首次建立了生长素信号和种子大小调控之间的直接分子联系，为作物种子大小改良提供了新视角。
研究发现，TMK1是拟南芥种子大小的正调控因子，其功能缺失突变体种子变小，而过表达TMK1种子显著变大。研究人员进一步筛选了TMK1的互作蛋白，发现TMK1与种子大小调控的核心因子DA1互作。泛素激活的肽酶DA1通过切割去泛素化酶UBP15，抑制外珠被细胞分裂，从而负调控种子大小。遗传关系分析发现DA1和UBP15作用于TMK1的下游，调控种子大小。生化机制研究表明，TMK1通过磷酸化DA1促进其降解。
研究发现，生长素通过TMK1促进DA1的磷酸化水平增加，导致DA1蛋白丰度下降，UBP15蛋白增多，促进种子增大，形成了从生长素信号到种子大小的直接分子通路。
相关研究成果发表在《分子植物》（Molecular Plant）上。研究工作得到国家自然科学基金的支持。
生长素通过TMK1-DA1-UBP15分子模块调控种子大小的工作模型
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太神奇了，有这种直连通路，感觉以后育种能更精准控制种子大小。