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资划所揭示玉米G蛋白对发育及免疫的双重调控机制

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发布者:管理员发布时间:2019-12-19作者:吴庆钰来源:土壤植物互作团队点击量:

  玉米不仅仅是我国和全球范围内重要的作物,百合官方彩票:也是遗传学和发育生物学研究的模式植物。玉米的综合产量提高依赖于株型的优化与抗病性的提高,而二者往往相互拮抗。因此,探索发育调控与免疫应答的平衡是玉米研究领域的重大课题。近期,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤植物互作团队吴庆钰研究员解析了玉米信号开关分子——G蛋白对发育及免疫信号的双重调控机制,为平衡发育及免疫应答,提高玉米综合产量提供了重要的理论依据。该研究发表于《美国科学院院刊(PNAS)》。

  玉米果穗的形态包括穗长、穗行数等直接影响籽粒数量及单位产量。尽管通常在田间成熟期对果穗形态进行评测,其形态在发育早期即已被幼穗上干细胞(花序分生组织)的程序化发育进程所决定。前期研究成果表明,G蛋白作为重要的信号开关分子,对植物的分生组织发育起着重要的调控作用,但其分子调控机制仍有待进一步解析。尤其是G?亚基,由于在单子叶植物中敲除该基因出现致死表型,导致无法对其功能进行深入解析,成为研究难点。

  资划所土壤植物互作团队吴庆钰研究员与山东大学徐芳教授、美国冷泉港实验室David Jackson教授合作,首先明确了G?突变体致死是由自主免疫所导致。随后通过遗传筛选,使玉米G?突变体在特定遗传背景下“起死回生”,并首次展现其发育表型,突破了前期的研究瓶颈。尤为重要的是,通过关联分析,研究者发现该基因与玉米穗行数这一重要农艺性状显著关联。该研究基于独特的遗传材料,综合运用分子遗传学、基因编辑及细胞生物学等手段,从全新的视角深入探索G蛋白对花序发育和自主免疫的调控机制,不但能够帮助理解植物G蛋白信号转导这个重要科学问题,也能为优化发育和免疫平衡,提高玉米及其它谷类作物综合产量提供理论指导。

  该项研究得到国家科技重大专项——转基因生物新品种培育、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

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