中国科学家揭示水稻油菜素甾醇信号调控新机制

近日，Cell Research杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所薛红卫研究组题为Receptor-like protein ELT1 promotes brassinosteroid signaling through interacting with and suppressing the endocytosis-mediated degradation of receptor BRI1的研究论文。该研究发现水稻类受体蛋白ELT1通过与油菜素甾醇受体BRI1相互作用并抑制其内吞和降解，进而影响水稻中油菜素甾醇的信号，并调控水稻的株高、分蘖、叶倾角等发育过程。

油菜素甾醇(BR)是一类重要的植物激素，在植物生长发育中发挥重要作用，也和作物的株型、产量、抗性等重要农艺性状密切相关。BR的信号识别起始于受体蛋白BRI1对BR的感知，进一步通过一系列信号组分实现对下游靶基因表达的调控，从而调控植物生长发育。类受体蛋白激酶BAK1通过磷酸化BRI1对激活BR信号，此外，泛素化介导了BRI1的内吞及降解。对BR作用及调控机制的研究目前利用拟南芥已开展了较多工作，且在单子叶作物水稻中也发现BR信号组分的功能和调控机制与拟南芥具有较高的保守性，但单双子叶植物是否存在BR信号组分及调控的差异仍有待进一步阐明。

薛红卫研究组重点研究蛋白修饰及调控参与植物激素作用的机理。通过对水稻突变群体中叶倾角异常材料的筛选，他们鉴定了一个叶倾角增大、分蘖增多、株高降低的材料，遗传分析发现其表型是由于一个水稻特异的类受体蛋白ELT1的表达增多并增强了BR信号所致。ELT1虽然具有蛋白激酶区域，但其缺乏激酶活性，是一个非典型的类受体蛋白。进一步的分析表明ELT1直接与BRI1相互作用，通过互作抑制了BRI1的泛素化及其介导的内吞，导致BRI1的积累及增强的BR信号。这些结果鉴定了一个新的类受体蛋白并阐明了其调控水稻生长发育的机制，不仅有助于阐释单子叶植物中油菜素甾醇的信号调控机制，也为作物改良提供了重要线索，同时也揭示了非典型类受体蛋白参与调控膜蛋白内吞并介导相关信号的新机制。

该工作得到了国家自然科学基金委员会、国家科技部和中科院等项目的资助。