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遗传发育所研讨团队在水稻茎秆强度与可降解性调控中获得新进展

特征特性:

  植物性状刻画依靠于结构多糖等根底性生物大分子精准拼装。交联多糖不只关于细胞功用结构建成至关重要,还影响木质纤维素生物质的有用使用。木聚糖是种子植物细胞壁中最首要的交联多糖,具有聚合度和侧链及润饰的多样性,因而遭到精细操控。木聚糖主链上散布着乙酰化润饰基团,其排布决议木聚糖折叠构象,以交联纤维素、木质素等不同细胞壁组分,从而拼装构成精细的纳米级胞外网络结构。不同植物的天然木聚糖因其聚合度和侧链替代结构的多样性而出现不同的物理化学性质及生物学功用(Zhang et al. 2024),标明植物进化出了杂乱的机制来多层级精准操控木聚糖组成。而构成蛋白复合体是精准协同木聚糖等生物大分子组成的重要方法。但是,植物中木聚糖的生物组成机制、尤其是复合体的要害成员及其生化特征等仍不清楚。

  为清晰水稻中木聚糖合酶复合体(XSC)构成,以从前判定的水稻木聚糖合酶IRX10为指示使用共分馏蛋白质谱解析XSC组成,发现水稻木聚糖乙酰基转移酶6 (XOAT6)与主链组成酶IRX10共别离,标明IRX10和XOAT6可能是XSC复合体成员。萤光素酶互补和免疫共沉淀(Co-IP)等试验证明IRX10和XOAT6直接相互效果。而遗传剖析发现,XOAT6和IRX10的功用缺失骤变体均表现出木聚糖乙酰基团和木糖含量一起下降、从而导致脆性的表型。双骤变体在上述表型上出现某些特定的程度的加性效应,从遗传上证明XOAT6与IRX10是构成XSC的重要组分。体外生化详细剖析发现,XOAT6重组蛋白具有木聚糖乙酰基转移酶活性,并能促进IRX10所介导的木聚糖主链延伸活性,而该推进效果不完全依靠其乙酰基转移酶活性。荧光相关光谱学试验从单分子水平上证明XOAT6对IRX10活性的促进效果。固相核磁技能,场发射扫描电镜和纳米压痕等剖析提醒了其在保持木聚糖折叠构象与纤维素纳米纤丝排布、调控细胞壁力学性能中的要害效果。此外,XOAT6与IRX10的骤变还可明显提高水稻茎秆纤维生物质的糖化功率。因而,该研讨提醒了多糖主链组成与乙酰化润饰的协同机制,解析了木聚糖生物组成的新机理,为作物性状规划改进和生物质使用及多糖大分子人工组成供给了根据。

  该研讨于2024年12月12日以题为“XYLAN O-ACETYLTRANSFERASE 6 promotes xylan synthesis by forming a complex with IRX10 and governs wall formation in rice”在线宣布在The Plant Cell期刊(DOI:10.1093/plcell/koae322)。中国科学院遗传与发育生物学研讨所周奕华组博士生文钊、扬州大学副教授许作鹏、周奕华组助研张兰军、宁波大学副研薛奕为该论文的一起榜首作者,张保才研讨员为通讯作者。扬州大学刘巧泉团队、宁波大学康雪团队和中国科学院生物物理所黄韶辉团队对该研讨的完结供给了重要支撑和协助。该项研讨遭到国家科技严重专项项目、国家自然科学基金委、中国科学院根底范畴青年团队及种子立异要点试验室等项目的赞助。


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遗传发育所研讨团队在水稻茎秆强度与可降解性调控中获得新进展

特征特性:

  植物性状刻画依靠于结构多糖等根底性生物大分子精准拼装。交联多糖不只关于细胞功用结构建成至关重要,还影响木质纤维素生物质的有用使用。木聚糖是种子植物细胞壁中最首要的交联多糖,具有聚合度和侧链及润饰的多样性,因而遭到精细操控。木聚糖主链上散布着乙酰化润饰基团,其排布决议木聚糖折叠构象,以交联纤维素、木质素等不同细胞壁组分,从而拼装构成精细的纳米级胞外网络结构。不同植物的天然木聚糖因其聚合度和侧链替代结构的多样性而出现不同的物理化学性质及生物学功用(Zhang et al. 2024),标明植物进化出了杂乱的机制来多层级精准操控木聚糖组成。而构成蛋白复合体是精准协同木聚糖等生物大分子组成的重要方法。但是,植物中木聚糖的生物组成机制、尤其是复合体的要害成员及其生化特征等仍不清楚。

  为清晰水稻中木聚糖合酶复合体(XSC)构成,以从前判定的水稻木聚糖合酶IRX10为指示使用共分馏蛋白质谱解析XSC组成,发现水稻木聚糖乙酰基转移酶6 (XOAT6)与主链组成酶IRX10共别离,标明IRX10和XOAT6可能是XSC复合体成员。萤光素酶互补和免疫共沉淀(Co-IP)等试验证明IRX10和XOAT6直接相互效果。而遗传剖析发现,XOAT6和IRX10的功用缺失骤变体均表现出木聚糖乙酰基团和木糖含量一起下降、从而导致脆性的表型。双骤变体在上述表型上出现某些特定的程度的加性效应,从遗传上证明XOAT6与IRX10是构成XSC的重要组分。体外生化详细剖析发现,XOAT6重组蛋白具有木聚糖乙酰基转移酶活性,并能促进IRX10所介导的木聚糖主链延伸活性,而该推进效果不完全依靠其乙酰基转移酶活性。荧光相关光谱学试验从单分子水平上证明XOAT6对IRX10活性的促进效果。固相核磁技能,场发射扫描电镜和纳米压痕等剖析提醒了其在保持木聚糖折叠构象与纤维素纳米纤丝排布、调控细胞壁力学性能中的要害效果。此外,XOAT6与IRX10的骤变还可明显提高水稻茎秆纤维生物质的糖化功率。因而,该研讨提醒了多糖主链组成与乙酰化润饰的协同机制,解析了木聚糖生物组成的新机理,为作物性状规划改进和生物质使用及多糖大分子人工组成供给了根据。

  该研讨于2024年12月12日以题为“XYLAN O-ACETYLTRANSFERASE 6 promotes xylan synthesis by forming a complex with IRX10 and governs wall formation in rice”在线宣布在The Plant Cell期刊(DOI:10.1093/plcell/koae322)。中国科学院遗传与发育生物学研讨所周奕华组博士生文钊、扬州大学副教授许作鹏、周奕华组助研张兰军、宁波大学副研薛奕为该论文的一起榜首作者,张保才研讨员为通讯作者。扬州大学刘巧泉团队、宁波大学康雪团队和中国科学院生物物理所黄韶辉团队对该研讨的完结供给了重要支撑和协助。该项研讨遭到国家科技严重专项项目、国家自然科学基金委、中国科学院根底范畴青年团队及种子立异要点试验室等项目的赞助。