异三聚体G蛋白α亚基; 矮秆基因D1#RGA1#D89;G protein alpha subunit; heterotrimeric G protein α subunit; Gα subunit; daikoku dwarf; dwarf

RGA1(D38232, Ishikawa et al. 1995), d-1(AB026176/AB026177/AB026178/AB026179/AB026180, Fujisawa et al. 1999), D1(AB028602/AB028603, Ashikari et al. 1999), D89(LOC_Os05g26890, Yang et al. 2014), 位于同一基因位点... 【突变体表型】 D1 控制水稻的株高，该位点的隐性突变导致水稻的矮化，并伴有其它性状，如：茎秆增粗；叶片短且宽，叶色暗绿；穗形直立，着粒紧密，谷粒小而圆；节间密集，有时第二节间不伸长。d1 矮秆突变体对外源赤霉素刺激不敏感，即外源赤霉素不能诱导其株高恢复正常。造成d1 突变体矮秆的原因是节间的细胞分裂受到抑制。 与野生型相比，d1叶片表现出较低的叶温和较高的光化学反射指数，表明避光性增加且采光更有效。相同光强度下实验时，d1相比野生型表现出更强的能力来消除多余的辐照度，非光化学猝灭增加。d1中避光和光保护能力增加，减少了持续的光抑制损伤，正如更高的Fv/Fm所揭示（Ferrero-Serrano et al. 2018）。 RGA1突变体d1对干旱胁迫的敏感性降低，干旱处理14天后，d1叶片仍为暗绿色且直立，而野生型叶片黄化并萎蔫。d1表现出更高的气孔导度和对光合作用更低的气孔限制，但是蒸腾水分散失与野生型相似，这可以通过野生型叶片温度更高来解释（Ferrero-Serrano et al. 2016）。 突变体d1对稻瘟病菌无毒小种的侵染表现出超敏反应大幅下降。相比野生型，感染稻瘟病的突变体叶片中病程相关基因(PR)表达的激活延迟了24小时。d1细胞培养中，鞘脂激发子诱导的H2O2产生和PR基因表达受到强烈抑制。稻瘟病无毒小种或鞘脂激发子处理水稻叶面，能诱导Gα mRNA表达。组成型激活d1突变体中OsRac1的表达，恢复了依赖鞘脂激发子的防卫信号和对稻瘟病的抗性。这些结果表明，D1在水稻R基因介导的抗病性中起作用，位于小GTP酶Rac的上游（Suharsono et al. 2002）。 【定位与克隆】 野生型水稻D1 位点编码GTP 结合蛋白(G蛋白)的α 亚基，而在d1 突变体HO541 中，该位点上有833bp的缺失，从而造成G蛋白失活。研究同时发现，d1 突变体在转入G 蛋白基因后能恢复其株高至正常。由于d1 对外源GA 不敏感，据此推论G蛋白可能与GA信号传导相关。 【生物学功能】 正常水稻植株在转入异三聚体G蛋白α亚基的反义cDNA后，因内源性α亚基mRNA受抑制，表现出类似d1 的表型。此外，还发现造成d1 矮秆的原因是节间细胞分裂减少，而不是细胞长度缩短（Fujisawa et al. 1999）。 水稻中存在2条GA信号通路，一条依赖G蛋白，一条不依赖G蛋白，而d1 影响的是依赖G蛋白的GA信号传导。依赖G蛋白的途径对低浓度GA敏感，与细胞分裂的数目、节间伸长和糊粉层依赖GA诱导的α-淀粉酶有关；而不依赖G蛋白的途径则对高浓度GA敏感，主要控制叶鞘伸长（Ueguchi-Tanaka et al. 2000）。 Wang等的研究表明d1降低了对24-表油菜素内酯的敏感性，与油菜素内酯(BR)的信号传导也有关系。 RGA1调控水稻营养阶段的耐旱性（Ferrero-Serrano et al. 2016），且是水稻避光和光保护机制的调节因子（Ferrero-Serrano et al. 2018）。 水稻中3个G蛋白γ亚基GS3、DEP1和GGC2，因蛋白C端结构域变异导致其功能分化。DEP1和GGC2的C端结构域介导G蛋白信号传导，其功能发挥依赖G蛋白β亚基RGB1和α亚基RGA1，它们对籽长的调节作用是加性的。GS3本身对籽粒大小无影响，但它与DEP1或GGC2竞争性结合Gβ，缩短粒长（Sun et al. 2018）。 RGA1通过改善糖和能量的代谢与分配，减轻弱光对水稻花粉管伸长的抑制。RGA1过表达株系中，酸性转化酶(INV)、蔗糖合酶(SUS)和线粒体呼吸电子转运链复合物的活性，以及蔗糖转运蛋白基因SUTs、糖运出蛋白基因SWEETs、SUSs、INVs和CINs、SnRK1A和SnRK1B的相对表达水平增加。此外，弱光下，ATP和ATP酶的含量显著增加，而在d1突变体中下降（Li et al. 2023）。【相关登录号】contigs及其产物：AP014961↘BAS93442基因及产物ID号：FJ196698→ACN93980, AB028602, AB028603cDNAs及其产物：D38232→BAA07405, AB026176, AB026177, AB026178, AB026179, AB026180参考基因组位点：Os05g0333200（RAP-DB, PhytoAB公司抗体服务）←→ LOC_Os05g26890（本地、MSU-RGAP, 百格基因突变体服务）←→ LOC4338448（NCBI）参考基因组产物：XM_015783697→XP_015639183, XM_015783698→XP_015639184uniprot库登录号：Q0DJ33, A0A0P0WKZ0