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植物所科研人员发现植物表皮蜡质合成的新机制

  植物表皮蜡质对于减少水分蒸腾、提高耐旱性、减弱紫外光伤害以及抵抗病虫害等具有重要作用。蜡质主要由超长链脂肪酸及其衍生物(醛、醇、烷烃、酮和酯类等)组成。超长链脂肪酸分别进入酰基还原途径生成偶数碳链的伯醇和酯类,脱羰途径生成偶数碳链的醛和奇数碳链的烷烃。在拟南芥茎表皮中烷烃进一步转化为仲醇和酮,而水稻等单子叶植物的叶表皮蜡质中却不含仲醇和酮。因此,烷烃被认为是单子叶植物脱羰途径的最终产物。与此同时,奇数碳链伯醇是蜡质的组成成份,但其合成途径尚不清晰。 

  中科院植物研究所曲乐庆课题组从水稻MNU诱变突变体库中筛选获得一个叶片呈沾水表型的wax crystal-sparse leaf 5wsl5突变体。突变体叶片表皮蜡质中烷烃异常累积,而C29伯醇含量极显著降低。通过图位克隆的方法,分离出控制该性状的WSL5基因,编码一个功能未知的细胞色素P450家族蛋白CYP96B5。研究发现,CYP96B5定位于内质网,其过量表达的转基因水稻叶表皮蜡质中烷烃含量极显著降低,C29伯醇含量增加;而功能敲除突变体则呈相反表型。进一步研究发现,WSL5/CYP96B5以烷烃为底物催化产生伯醇。异源表达的WSL5与拟南芥内源烷烃链中羟化酶MAH1共同竞争烷烃底物,导致前者产物C29伯醇含量增加,后者产物仲醇和酮含量降低。WSL5与饱和烷烃共同注射烟草叶片试验进一步证明其功能。该研究首次在植物中发现烷烃末端羟化酶,阐明植物中超长奇数碳链伯醇合成的机理。 

  该研究结果在线发表于国际学术期刊New Phytologist。曲乐庆课题组已毕业博士研究生张犊为论文的第一作者,曲乐庆研究员为通讯作者。该研究得到了国家科技部重点研发计划和自然科学基金委项目的资助。 

  文章链接: 

  https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16267 

  (分子生理实验室供稿) 

   

  水稻蜡质合成途径 

    


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