MtKIX8 — ключевой регулятор размера органов у бобовых
Размер органов, особенно семян, напрямую влияет на урожайность злаковых и бобовых культур, однако молекулярные механизмы, контролирующие этот процесс у бобовых, изучены слабо.
Ранее исследователи из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук охарактеризовали ключевой регулятор размера органов у модельного бобового растения Medicago truncatula — F-бокс белок MINI ORGAN1 (MIO1)/SMALL LEAF AND BUSHY1 (SLB1).
В новом исследовании, опубликованном в Physiologia Plantarum, учёные выяснили, как белок MIO1 регулирует размер органов. С помощью скрининга дрожжевой библиотеки и используя MIO1 в качестве «приманки», они выделили потенциального партнёра по взаимодействию — белок MtKIX8.
Взаимодействие между MIO1 и MtKIX8 было подтверждено методами Y2H, BiFC, split-luciferase complementation и pull-down assays. Филогенетический анализ показал, что MtKIX8 высоко гомологичен белку Arabidopsis KIX8, который негативно регулирует размер органов.
Анализ количественной ПЦР в реальном времени (qRT-PCR) и in situ гибридизация показали, что MtKIX8 экспрессируется в большинстве развивающихся органов. Также было обнаружено, что MtKIX8 выступает критическим молекулярным адаптером, облегчая взаимодействие с белками BIG SEEDS1 (BS1) и MtTOPLESS (MtTPL) у M. truncatula.
Результаты Y2H подтвердили, что MtKIX8 также напрямую взаимодействует с BS1 и MtTPL. Это говорит о том, что MtKIX8 подавляет размер органов, формируя консервативный репрессорный комплекс у M. truncatula.
Для проверки функции гена MtKIX8 исследователи провели обратный генетический скрининг и идентифицировали мутант с вставкой ретротранспозона Tnt1 в локус этого гена. У мутанта mtkix8 наблюдались увеличенные листья и семена. Когда MtKIX8 экспрессировали в Arabidopsis, это исправляло фенотип увеличенных органов у мутанта kix8.
Исследование демонстрирует, что MtKIX8 играет важную и консервативную роль в регуляции размера органов и является перспективным локусом для молекулярного селекционного конструирования у бобовых культур.
«Наше исследование предоставляет полезный ген-мишень для будущего генетического улучшения кормовых и сельскохозяйственных бобовых культур», — заявил Чэнь Цзянхуа (Chen Jianghua) из XTBG.