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植生生态所研究人员发现水稻落粒调控新基因

2018-11-28 13:30:12

植生生态所研究人员发现水稻落粒调控新基因

野生稻的种子成熟时便自动脱落,这有利于种子的传播和存活,但是“易落粒性”在以收获成熟稻谷为目标的栽培稻品种就会带来收获时的产量减少等负面影响。我们的祖先很早就从选择落粒性降低的角度开始了对水稻的驯化过程。事实上,现代栽培稻种子落粒性差别很大,这说明落粒是一项多基因控制的复杂性状。因此,深入全面地了解水稻落粒调控机制,减少因落粒带来的产量损失,具有重要的农业意义。

中科院上海生科院植生生态所/国家基因研究中心韩斌研究组周艳、吕丹凤等研究生和研究人员,将野生稻W1943的第四号染色体导入到栽培稻广陆矮4号背景下,构建了一个包含已知落粒基因SH4和qSH1并表现出极易落粒的材料SL4。他们通过对SL4进行γ-ray诱变,筛选到两个完全不落粒的突变体shat1和shat2。这两个突变体都不能形成离层,因此种子成熟后需要很大的拉力才能将种子从小枝梗上分离。通过图位克隆和遗传转化验证,SHAT1基因被确定是一个AP2转录因子,与拟南芥的APETALA2基因具有很高的同源性,并且在离层高表达。shat2被确定为SH4基因的一个新的等位突变,与之前报道的栽培稻中sh4的单氨基酸替换突变类型不同,shat2是一个移码突变,因此被命名为sh。他们进一步通过精细的原位杂交分析方法,全面系统地阐述了SHAT1,SH4和qSH1这三个基因的遗传关系。SH4促进SHAT1在离层的表达,反过来SHAT1也起到维持SH4在离层表达的作用,二者在离层的共同持续表达对于离层的正确形成是必需的。qSH1作用于SH4和SHAT1下游,通过维持SHAT1和SH4在离层的持续表达,从而促进离层的形成。

该研究使用了一种巧妙的寻找落粒抑制突变体 (Suppressors) 的方法,来发现新的水稻落粒调控基因,并同时与已知的落粒调控基因联系起来,为水稻落粒研究开创了一项新视野。该研究论文“APETALA2转录因子SHAT1对水稻种子落粒的遗传调控”(Genetic Control of Seed Shattering in Rice by the AP2 Transcription Factor SHATTERING ABORTION1) 2012年3月9日发表在国际着名学术期刊The Plant Cell上,同期The Plant Cell还配发了部评论文章“SHAT1, A new player in seed shattering of rice”,给予了高度评价。(植生生态所)

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