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遺傳發(fā)育所等:小麥穗型調(diào)控分子模塊 解析取得新進(jìn)展

   2017-08-22 中國(guó)科學(xué)報(bào)3410
核心提示:核心提示:小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一,在我國(guó)糧食安全中發(fā)揮著重要作用。如何提高小麥產(chǎn)量是小麥研究與育種中長(zhǎng)期以來(lái)的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題。小麥穗分枝等穗型性狀是單株產(chǎn)量的重要決定因素,也是小麥選育的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀之一。然而,小麥?zhǔn)钱愒戳扼w,基因組龐大復(fù)雜,約是水稻的34倍、大豆的16倍、玉米的7倍、大麥的3倍,并且轉(zhuǎn)化困難,極大增加了小麥研究的難度。相比于水稻、玉米、大麥的研究,關(guān)于小麥穗型調(diào)控在分子水平的研究相對(duì)空白。
   小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一,在我國(guó)糧食安全中發(fā)揮著重要作用。如何提高小麥產(chǎn)量是小麥研究與育種中長(zhǎng)期以來(lái)的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題。小麥穗分枝等穗型性狀是單株產(chǎn)量的重要決定因素,也是小麥選育的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀之一。然而,小麥?zhǔn)钱愒戳扼w,基因組龐大復(fù)雜,約是水稻的34倍、大豆的16倍、玉米的7倍、大麥的3倍,并且轉(zhuǎn)化困難,極大增加了小麥研究的難度。相比于水稻、玉米、大麥的研究,關(guān)于小麥穗型調(diào)控在分子水平的研究相對(duì)空白。

 

  中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所焦雨鈴研究組和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)王向峰研究組合作,利用前人篩選出的我國(guó)小麥微核心種質(zhì),通過(guò)轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析和基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析的策略研究了幼穗發(fā)育的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并驗(yàn)證了其中的關(guān)鍵因子在穗粒數(shù)調(diào)控中的作用。研究結(jié)果得到了多個(gè)與穗粒數(shù)相關(guān)的核心共表達(dá)模塊。研究人員對(duì)其中10個(gè)基因進(jìn)行了過(guò)表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)基因TaTFL1可以延長(zhǎng)幼穗分化時(shí)間,增加小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù);過(guò)表達(dá)基因TaPAP2, TaVRS1可以縮短幼穗分化時(shí)間,減少小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)。以上研究結(jié)果為研究人員進(jìn)一步解析小麥穗發(fā)育的遺傳調(diào)控提供了理論基礎(chǔ),并對(duì)有效利用與穗粒數(shù)相關(guān)的分子模塊進(jìn)行了初步技術(shù)驗(yàn)證。

 

  該研究結(jié)果于8月14日在線發(fā)表在Plant Physiology上。焦雨鈴研究組博士后王元格和已畢業(yè)博士生于浩澎為該文章的共同第一作者。焦雨鈴和王向峰為共同通訊作者,中科院遺傳發(fā)育所研究員童依平和高彩霞參與研究。該研究得到了中科院分子模塊設(shè)計(jì)育種先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、轉(zhuǎn)基因?qū)m?xiàng)等項(xiàng)目和植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。

 
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