安徽农业大学解密植物开花时间调控的“奥秘”

  《中国教育报》-《中国教育新闻网》(记者方梦玉,通讯员曹磊)自然界中的不同植物在早晚都有不同的开花时间。哪种魔力控制着开花时间?科学家一直在寻找这个谜。   2020年11月1…

  《中国教育报》-《中国教育新闻网》(记者方梦玉,通讯员曹磊)自然界中的不同植物在早晚都有不同的开花时间。哪种魔力控制着开花时间?科学家一直在寻找这个谜。

  2020年11月17日,李培金在安徽农业大学生命科学学院植物抗性育种和减灾国家与地方联合工程实验室的研究小组在《自然通讯》上发表了题为“功能上的分子变异”的在线出版物。 FCA的不同同源物调节拟南芥开花的开花时间“拟南芥”研究论文揭示了拟南芥开花的自然变异的新调节机制。

  开花时间对植物的产量和质量有重要影响。一般来说,每种植物都有一个最佳的开花期。在此期间,开花可以达到稳定且高产。但是,如果开花期提前或落后,则会对产量产生不利影响。

  例如,玉米在开花期对高温极其敏感。如果七月在炎热的天气里开花,将导致雄性和雌性开花期不协调,授粉失败。在严重的情况下,将不会收割谷物,这将给农业生产造成重大损失。因此,分析植物的开花机理对植物分子辅助育种和提高农作物产量具有重要的现实意义。

  研究发现FRIGIDA(FRI)和FLOWERING LOCUS C(FLC)是抑制植物开花的两个关键基因。两者在植物中的表达水平决定了植物是否具有春化要求。

  例如,冬小麦需要在冬季生存的主要原因是FRI和FLC的同源基因表达水平很高,从而抑制了冬小麦的开花。在秋季和冬季长时间低温后,FLC表达水平将缓慢下降。随着温度的逐渐升高,冬小麦可以开花并结出果实。同时,只有当FRI和FLC共存时,它们才能发挥抑制开花的功能。任何基因的丢失都会导致植物早期开花。

  李培金的研究团队对全球102种不同拟南芥的FLC基因表达水平进行了定量分析,并选择了一个关键基因SSF,该基因通过全基因组关联分析来调节开花期。进一步的研究发现,SSF蛋白具有两种变异类型-SSF414D和SSF414N。这两种蛋白可以被植物的泛素化修饰和降解系统识别,该系统可以调节SSF蛋白的水平,从而影响开花抑制。 FLC基因的表达水平导致植物开花的变化。

  李培金解释说,SSF基因的两个变异是惊人的。 414D主要存在于北方的植物中,可使植物晚开花并适应北方的寒冷气候。而414N主要存在于南部的植物中,并调节植物的早期开花。适应南方温和的生长环境。

  在学术界的先前研究中,已经多次发现了SSF基因,但该基因的功能如何尚不清楚,分子调节机制仍然未知。这项研究结果首次解决了这个问题。

  FCA还是调节植物开花的代表性基因。先前的研究表明,可以对该基因进行修饰以促进植物开花。李培金在研究中发现,SSF和FCA作为同源基因,具有相反的功能。

  “通常,同源基因的功能相似,但SSF和FCA恰好相反。SSF可以调节植物的晚期开花,而FCA可以调节植物的早期开花。”李培金解释。同时,FCA同时存在于双子叶植物和单子叶植物中,而SSF仅存在于双子叶植物中。这是一个非常有趣的现象,它也是植物进化研究的目标基因和良好的材料。

  研究结果深刻揭示了自然遗传变异调控植物生长期的新机制,为植物分子育种提供了重要的遗传资源和理论基础。 “自然突变是自然界中自然发生的一种现象。了解这种机制对于农作物育种非常重要。传统或分子育种方法可用于转化农作物并加以利用。”李培金说。

  该论文的第一作者是安徽农业大学的2018年博士研究生王云鹤和生命科学学院的老师陶震,是该论文的第一作者,李培金教授是该论文的第一作者。的 纸。 这项工作是由国家重点研究开发计划,国家自然科学基金和安徽农业大学的高层次人才引进共同资助的。

作者: 网站编辑

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