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中國科學家研究發現調控甜高粱莖稈持汁特性基因
2018-10-22 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:規劃戰略與信息中心
    

  在植物進化歷程中,維管組織的產生是一次重大的事件。維管植物通過產生木質部導管、增厚次生細胞壁及成熟期細胞程序性死亡,為莖稈提供結構支持和水分運輸功能。莖稈持汁性是作物的重要性狀,與木質部發育過程密切相關。以往研究發現,在擬南芥和小立碗蘚中存在特定的NAC轉錄因子調節木質部發育,調控植物組織水份運輸。但由于莖稈持汁表型并未被廣泛重視,目前在作物馴化中受選擇調控莖稈持汁基因的報道極少。甜高粱是普通籽實高粱的變種,莖稈持汁性是甜高粱的典型特性,直接影響莖稈含糖量、總生物量和抗逆性,100多年前就受到關注,但其調控基因尚未克隆,分子機理一直是個謎。 

  中國科學院科學家團隊——植物研究所景海春研究組通過全基因組關聯分析和圖位克隆方法,鑒定到控制甜高粱莖稈持汁性的Dry基因。研究人員發現,該基因編碼植物特有的NAC轉錄因子,其功能缺失是甜高粱莖稈富含汁液的重要原因;該基因在甜高粱的起源與馴化過程中受到選擇。群體基因組學分析表明,Dry基因從野生高粱馴化為栽培無汁高粱受到瓶頸效應,導致遺傳多態性降低;篩選dry突變體是選育有汁甜高粱的關鍵一步。 

  該研究首次揭示單子葉植物中NAC轉錄因子在莖稈水分運輸中的作用。該基因在禾本科作物家族中的保守性,有助于促進作物的莖稈持汁表型的遺傳改良,為作物育種上獲得籽粒及秸稈“雙豐收”提供了可能。 

  該成果于10月11日在線發表于國際學術期刊Plant Cell,得到了期刊評論員的高度評價。同時,該成果獲得美國植物生物學家協會的題為A crucial gene controls stem juiciness in sorghum and beyond 的報道。報道援引德克薩斯大學博士Thomas Juenger的評價,認為該工作是甜高粱標志性基因的重大發現,是綜合運用遺傳圖譜、自然變異和轉基因手段來理解重要馴化事件中關鍵遺傳因子的范例。 

  景海春研究組張麗敏、冷傳遠、羅洪、吳小園和劉智全為論文共同第一作者,景海春和中國農業大學教授才宏偉為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金、科技部國家科技支撐計劃和中科院科技服務網絡倡議項目的支持。 

通過Dry基因的選擇產生甜高粱的模式圖 

 

信息來源:https://mp.weixin.qq.com/s/8GAIUA360A2InjKw4qMQkw

 

 
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