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人才强校 | 谭禄宾教授课题组在水稻落粒性分子机理研究取得重要进展

农学院 2019年01月11日 报道 浏览次数:

本网讯 近日,《The Plant Cell》杂志在线发表农学院谭禄宾教授课题组题为“The APETALA2-like transcription factor SUPERNUMERARY BRACT controls rice seed shattering and seed size”的研究论文(DOI: 10.1105/tpc.18.00304)。

植物器官脱落(abscission)是指植物组织或器官脱离母体的生理过程。它有助于维护植物的正常生长,特别是果实或种子的脱落,对物种的繁殖和传播具有重要的生物学意义。而在作物驯化和改良的过程中,通过选择降低或消除落粒性的有利变异,可避免落粒导致的产量损失,将有助于在收获时获得更高的籽粒产量。因此,落粒性削弱或丧失是作物驯化过程中关键的事件之一,也是野生植物被驯化的直接形态学证据。近年来,国内外学者分离了多个控制作物落粒性驯化的关键基因,为揭示作物驯化和落粒性调控的分子机制提供了重要的理论依据。

为了进一步揭示水稻落粒性的遗传调控机制,谭禄宾课题组以具有强落粒性的野生稻渗入系构建突变体库,并从中筛选出了一个落粒性降低的突变体,命名为suppression of shattering (ssh1)。结合MutMap定位和遗传转化实验,证明了AP2转录因子SUPERNUMERARY BRACT (SNB)第9内含子中的一个单碱基突变影响了该基因mRNA的正常剪接,进而改变了颖花与果柄连接处离层和维管束的发育,导致落粒性降低。

遗传学和分子生物学实验证据证明,SNB基因通过正向调控两个水稻落粒性基因qSH1和SH5的表达,影响离区木质素沉积和离层发育,进而调控水稻落粒性。同时,研究小组还发现,SNB突变型等位基因(ssh1)可影响多个产量相关性状。特别是,突变型等位基因具有增加粒长和粒重的遗传效应。将SNB突变型等位基因导入优良籼稻品种93-11中,可进一步增加粒长和粒重,表明SNB突变型等位基因的应用具有提高水稻产量的潜力。该研究结果不仅为揭示水稻落粒性的遗传调控机制提供参考,而且为水稻落粒性和产量的分子设计育种提供重要目标基因。

农学院博士研究生蒋丽芸为该论文的第一作者,谭禄宾教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中央高校基本科研业务费的资助。


责任编辑:潘彩清
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