3月15日，我校农学院严长杰教授团队联合华中农业大学欧阳亦聃教授、张启发院士团队在国际植物学顶级期刊《The Plant Cell》发表题为“Novel repetitive elements in plant-specific tails ofGγ proteins as the functional unit in G-protein signalling in crops”的研究论文。该研究成功揭示了水稻中3个G蛋白γ亚基因蛋白C端结构域变异导致其功能分化的演化机制。
G蛋白作为生物体内关键的信号传导枢纽，通过异源三聚体结构（Gα、Gβ、Gγ）调控细胞对外界环境的响应。该团队孙生远副教授研究发现Gγ亚基GS3、DEP1和GGC2通过拮抗作用调控水稻种子大小。为探究决定它们之间功能分化的关键变异以及演化机制，研究团队通过头尾互换的方式，证实了G蛋白Gγ亚基C端是决定GS3与DEP1、GGC2功能分化的关键。
研究团队通过序列比对发现，在正调控功能的DEP1和GGC2中发现了一段具有保守重复特征的序列插入，该序列是Gγ亚基长期进化过程中，通过2次全基因组复制，在草本植物中逐渐插入的。研究团队利用玉米基因功能的验证，证实同源蛋白的功能保守。通过保守重复序列的缺失与插入，证实了该保守序列可以决定Gγ蛋白的功能极性转换。在阐明C端的功能之后，团队进一步阐明了N端的功能是负责与Gβ结合形成异源二聚体，它们之间的互作减弱，将降低G蛋白的信号传导。
2023年，该团队曾联合中科院谢旗等团队在《Science》上发表论文，阐明了GS3在作物耐碱调控中的重要作用。G蛋白Gγ亚基功能选择机制是否也调控作物的耐碱等非生物胁迫，是未来重要的研究方向。团队将利用基因编辑技术对Gγ尾部进行模块化改造，协同改良作物产量、抗逆性等重要农艺性状。
我校孙生远副教授和硕士研究生程金良为共同第一作者，严长杰教授与华中农大欧阳亦聃教授、张启发院士担任共同通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金等项目等资助。
