《农学院吴殿星、舒小丽教授教授课题组与中国科学院合作在PNAS发布水稻抗性淀粉形成机制研究新进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2023-05-24
  •     中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士课题组与浙江大学原子核农业科学研究所吴殿星、舒小丽教授课题组合作,续2016年PNAS发文(Critical roles of soluble starch synthase SSIIIa and granule-bound starch synthase Waxy in synthesizing resistant starch in rice)后,在水稻抗性淀粉形成机制方面又取得新进展。

        以诱发创制米饭中RS含量高达10.8%的突变体rs4为材料,遗传研究表明,功能丧失的SSIIIb和SSIIIa以及背景中的强Wx等位基因共同促成了rs4突变体的高RS表型。ssIIIa和ssIIIa-ssIIIb突变体中RS含量的增加与直链淀粉和脂质含量的增加有关。SSIIIb和SSIIIa蛋白在功能上是多余的,而SSIIIb主要在叶中起作用,SSIIIa主要在胚乳中起作用,因为它们具有不同的组织特异性表达模式。另外,研究也发现SSIII在不同的谷物中经历了重复,其中一个SSIII旁系同源物主要在叶中表达,另一个在胚乳中表达。SSII但不是SSIV显示出与SSIII类似的进化模式。与测试双子叶植物中的低淀粉含量和高RS水平相比,胚乳表达的SSIII和SSII的拷贝与测试谷物种子中的高总淀粉含量和低RS水平相关。这些结果为高RS水稻育种提供了重要的遗传资源,这些基因的进化特征可能有助于在不同谷物中产生高RS品种。

        上述研究成果于北京时间5月2日在线发表于美国科学院院刊(PNAS)(10.1073/pnas.2220622120),李家洋、吴殿星和余泓为共同通讯作者。该研究得到了”十四五“重点研发项目和浙江省尖兵计划的资助。

    论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2220622120

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2023-5/20230524070118970.htm
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    • 编译者:熊萍
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    • 近日,中国科学院海洋研究所大洋岩石圈与地幔动力学课题组郭鹏远副研究员及其合作者在海山的成因方面取得创新性认识,提出并验证了“不均一地幔在快速扩张的大洋岩石圈下脊向流动会产生海山/海山链”的重要科学假说,为理解全球海山的成因提供了全新视角。相关成果发表于地质学期刊GEOLOGY。 上世纪六、七十年代提出的地幔柱假说(Wilson, 1963; Morgan, 1971)可以很好地解释年龄渐变的海山链(夏威夷-皇帝岛链)以及体积较大的海底高原(Ontong Java高原)的成因。然而,沉寂在大洋之下的数以万计的海山大多没有此类特征,它们既没有年龄渐变的现象,体积也很小。因此,“非地幔柱成因的海山是如何形成的”这一重要科学问题一直悬而未决。 Hillier等人(2007)发现全球99%以上的海山形成于在正在生长的大洋岩石圈上,由此猜想这些小海山的形成可能与岩石圈的结构有关。因为大洋岩石圈在快速扩张时,近脊区域下会产生一个“大斜坡”,沿着“大斜坡”脊向流动的地幔物质容易发生减压熔融从而形成区域广阔的海山/海山链;相反,大洋岩石圈在慢速扩张时,近脊区域没有产生“大斜坡”,不利于发生减压熔融也不会形成区域广阔的海山/海山链。基于此,郭鹏远等提出了“不均一地幔在快速扩张的大洋岩石圈下脊向流动会产生海山/海山链”的科学假说。 为了验证这一科学假说,团队首先对南太平洋(快速扩张板块)的Pukapuka海山链海山玄武岩进行了系统的地球化学研究。数据表明Pukapuka海山的地幔源区非常不均一,这些海山的时空分布和系统性成分变化一致说明,它们的地幔源区发生了自西向东(向洋脊的方向)的流动,推测该不均一地幔最终会流到洋脊之下进而影响洋脊玄武岩的成分。为了证实这一推测,科研人员进一步对与Pukapuka海山链相交的东太平洋13-23°S洋中脊段玄武岩进行了地球化学分析研究。结果显示,交汇区的洋脊玄武岩确实有显著的地球化学异常,充分验证了提出的这一科学假说。 “不均一地幔脊向流动产生海山/海山链”假说描述了,当不均一地幔在快速扩张的大洋岩石圈之下流动时,由于洋脊的吸引作用会使其沿着大洋岩石圈底部的“大斜坡”向洋脊方向流动,从而导致不均一地幔持续减压熔融。随着不均一地幔的脊向流动,源区地幔中易熔富集组分逐渐被熔融、抽离,最终产生的岩浆喷发至海底所形成的海山就具有年龄和成分渐变的特征。 该论文第一作者和通讯作者为中国科学院海洋研究所郭鹏远副研究员。合作者包括自然资源部第一海洋研究所沈芳宇博士、中国海洋大学李东永博士、自然资源部第二海洋研究所赵阳慧博士、中国科学院海洋研究所工程师王晓红和段梦、崂山实验室国坤博士和牛耀龄研究员、夏威夷大学John Sinton教授。本研究得到了国家自然科学基金和山东省科技厅项目资助。 相关论文:Pengyuan Guo*, Fangyu Shen, Dongyong Li, Yanghui Zhao, Lipeng Zhang, Xiaohong Wang, Meng Duan, Kun Guo, John Sinton, Yaoling Niu. Ridgeward flow of compositionally heterogeneous mantle produces near-ridge seamount chains in the South Pacific. Geology 2024; doi: https://doi.org/10.1130/G52299.1
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