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    中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育所揭示大豆籽粒性狀調(diào)控的新機(jī)制

    放大字體  縮小字體 時(shí)間:2023-04-26 09:04 來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院 原文:
    核心提示:該研究鑒定到一個(gè)新的大豆百粒重調(diào)控基因GmJAZ3,發(fā)現(xiàn)其蛋白參與的GmJAZ3-GmRR18a-GmMYC2a-GmCKXs模塊介導(dǎo)茉莉酸和細(xì)胞分裂素通路,促進(jìn)大豆籽粒和其他器官增大,并調(diào)控籽粒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成。
      大豆含有豐富的油脂和蛋白質(zhì),是重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。種子大小和粒重是植物適應(yīng)環(huán)境的一個(gè)重要特征,也是產(chǎn)量構(gòu)成的要素之一。然而,人們當(dāng)前對(duì)大豆種子粒重調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍十分有限,因此挖掘粒重調(diào)節(jié)基因并解析其分子機(jī)制,對(duì)培育優(yōu)質(zhì)的大豆品種具有重要意義。
     
      4月17日,《植物學(xué)報(bào)》(Journal of Integrative Plant Biology)在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員張勁松團(tuán)隊(duì)題為GmJAZ3 interacts with GmRR18a and GmMYC2a to regulate seed traits in soybean的研究論文。該研究鑒定到一個(gè)新的大豆百粒重調(diào)控基因GmJAZ3,發(fā)現(xiàn)其蛋白參與的GmJAZ3-GmRR18a-GmMYC2a-GmCKXs模塊介導(dǎo)茉莉酸和細(xì)胞分裂素通路,促進(jìn)大豆籽粒和其他器官增大,并調(diào)控籽粒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成。
     
      研究通過(guò)構(gòu)建大豆種子的基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò),鑒定出核心基因GmJAZ3(圖A),它編碼的蛋白定位于細(xì)胞核中,具有轉(zhuǎn)錄抑制活性。大豆中過(guò)表達(dá)該基因促進(jìn)了種子大小和粒重,降低了脂肪酸含量,提高了蛋白質(zhì)含量(圖B-D)。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)GmJAZ3顯著抑制了多個(gè)細(xì)胞分裂素氧化酶基因GmCKX表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),一方面,GmJAZ3直接與茉莉酸信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄因子GmMYC2a相互作用,抑制了GmMYC2a對(duì)GmCKX3-4的轉(zhuǎn)錄激活作用;另一方面,GmJAZ3與細(xì)胞分裂素信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄因子GmRR18a相互作用,抑制了GmRR18a對(duì)GmMYC2a和GmCKX3-4的轉(zhuǎn)錄激活作用,協(xié)同調(diào)控大豆種子大小(圖E)。同時(shí),研究還發(fā)現(xiàn)JAZ3在野生大豆到栽培大豆馴化過(guò)程中經(jīng)歷了人工選擇,它在水稻和擬南芥中的同源基因也具有類(lèi)似功能。該研究揭示了大豆粒重和品質(zhì)調(diào)控的新機(jī)制,為大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種提供了基因資源和理論指導(dǎo)。
     
      該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)等的資助。
    日期:2023-04-26
     
     
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