植物甾醇（sterol）不僅是細(xì)胞膜的重要結(jié)構(gòu)成分，也是植物激素油菜素甾醇（BR）生物合成的前體，還可作為信號(hào)分子參與調(diào)節(jié)植物發(fā)育過程。CYP51是細(xì)胞色素P450家族中獨(dú)特一員，是參與植物甾醇合成過程的重要限速酶，被認(rèn)為是在細(xì)菌、真菌、動(dòng)物以及植物中最為保守和古老的基因家族之一，在動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育與逆境響應(yīng)中起著重要調(diào)控作用。CYP51編碼了鈍葉醇14α-去甲基化酶，在真菌中該酶是三唑類殺菌劑的主要靶標(biāo)位點(diǎn)，關(guān)于CYP51家族基因?qū)χ参锷L(zhǎng)發(fā)育的研究非常少。
中科院華南植物園作物營(yíng)養(yǎng)高效與分子育種研究組近年來對(duì)水稻CYP51家族基因成員的功能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。前期發(fā)現(xiàn)OsCYP51G3是osa-miR1848的靶基因，二者調(diào)控了水稻甾醇和BRs合成，參與了水稻結(jié)實(shí)及對(duì)干旱和鹽脅迫的響應(yīng)。該研究已于2015年發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊New Phytologist（IF2021= 10.323）上。隨后，發(fā)現(xiàn)OsCYP51G1僅參與了植物甾醇的合成，但不影響BR的合成，OsCYP51G1能夠影響水稻花粉和種子的發(fā)育進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。該部分研究已于2020年發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Biochemical and Biophysical Research Communications（IF2021= 3.320）上。
單子葉植物還存在一個(gè)特有的CYP51H亞族，目前僅發(fā)現(xiàn)燕麥CYP51H10參與抗菌性化合物三萜糖苷avenacin A-1的合成（Mieko等2012）。科研團(tuán)隊(duì)的最新研究表明，OsCYP51H3編碼鈍葉醇14α-去甲基化酶，參與植物甾醇和BRs合成，進(jìn)而影響水稻種子、花粉等發(fā)育，而不參與三萜類抗菌化合物的合成。相關(guān)研究結(jié)果已近期在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Physiologia Plantarum（IF2021= 5.081）上。華南植物園為第一單位和通訊作者單位，博士后焦正利為該論文第一作者，夏快飛和張明永研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃和廣東省湛江市科技計(jì)劃基金的資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppl.13764
圖：水稻CYP51家族成員(OsCYP51G1/G3/H3)參與的植物甾醇及植物激素油菜素甾醇合成與功能示意圖
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