植物所2018年度重要科研进展之十二——发现调控甜高粱茎秆持汁特性基因
2019/3/28 11:58:44 中国科学院植物研究所
在植物进化历程中,维管组织的产生是一次重大的事件。维管植物通过产生木质部导管、增厚次生细胞壁及成熟期细胞程序性死亡,为茎秆提供结构支持和水分运输功能。茎秆持汁性是作物的重要性状,与木质部发育过程密切相关,但其调控基因尚未克隆,分子机理一直是个谜。
高粱有茎秆富含水分(汁液)的甜高粱和无汁液的籽粒高粱,景海春研究组鉴定到控制高粱茎秆持汁性基因Dry,其编码植物特有的、在茎秆水分运输中具有重要作用的NAC转录因子,其功能缺失是甜高粱茎秆富含汁液的重要原因。
群体基因组学分析表明,Dry基因从野生高粱驯化为栽培无汁高粱受到瓶颈效应,导致遗传多态性降低;筛选dry突变体是选育有汁甜高粱的关键一步。

通过Dry基因的选择产生甜高粱的模式图
Dry基因在禾本科作物高度保守,对其分子网络的解析和精细调控有望促进作物茎秆持汁表型的遗传改良、实现籽粒与秸秆“双丰收”。
该研究得到了Plant Cell期刊的专题评述,并获得美国植物生物学家协会的报道,被认为是甜高粱标志性基因的重大发现,是综合运用遗传学、基因组学和转基因手段来理解重要驯化事件中关键遗传因子的范例。
相关成果见于:Plant Cell,2018, 30: 2286-2307

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