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《遗传发育所在大豆相关的开花适应性研究中获重要进展》

  • 来源专题：生物科技领域知识集成服务
  • 编译者： 陈方
  • 发布时间：2020-09-10

  • 现代农作物的形成源于人类有意识和无意识的悠久选择，大豆是经济上最重要的油料和蛋白质作物之一，提供世界上25%以上的蛋白质用于食品和动物饲料。栽培大豆是在8000年前从野大豆中驯化而来的。在驯化和改良过程中，大豆如何适应不同生态区环境是一个重要的科学问题。
    中国科学院遗传与发育生物学研究所与广州大学等单位合作，于2020年3月30日在Nature Genetics上发表的研究论文，调查了与大豆物候相关的驯化相关变化，利用基因组学、生物信息学和经典正向遗传学相结合的方法，发掘了两个长日照条件下控制开花期的关键位点Tof11和Tof12。分子机制解析表明，Tof11和Tof12通过调控LHY和E1基因控制大豆光周期开花，建立了完整的光周期调控分子网络。群体遗传学发现，Tof11和Tof12发生了渐进式的变异和人工选择，其中，tof12-1的功能缺失突变首先被强烈选择，使栽培品种的开花期和成熟期普遍提前；tof11-1的功能缺失型突变的发生于tof12-1之后，在tof12-1遗传背景上再次受到选择，从而进一步缩短了栽培大豆的开花期和生育期，因此提高了栽培大豆的适应性和种植。
    丁陈君 摘编自http://www.genetics.ac.cn/xwzx/kyjz/202003/t20200331_5522290.html
    原文标题：大豆驯化相关的开花适应性研究取得重要进展

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  • 《遗传发育所在同源重组机制研究中取得进展》
    • 来源专题：生物科技领域知识集成服务
    • 编译者：陈方
    • 发布时间：2020-09-10
    • 减数分裂过程中同源重组不仅是物种遗传多样性的基础，而且重组产生的交叉结可以将同源染色体紧密连接在一起，保证后期I同源染色体的正确分离。第一次减数分裂前期，同源染色体重组、配对和联会紧密联系，这些事件在时间和空间上有序发生、协同促进整个减数分裂进程。HOP2是一个保守的减数分裂蛋白，前期研究表明HOP2是同源染色体配对和联会所必需的，但有关其在交叉结形成中的作用机制尚未明确。 中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究组在水稻中鉴定获得HOP2基因。研究发现HOP2基因突变导致同源染色体配对、联会异常，而且交叉结的形成亦受到影响。在HOP2配子发生过程中，早期同源重组事件正常发生，但是成熟的叉结数目显著减少，并且成熟的交叉结只分布在同源染色体联会区域。超分辨图像分析显示HOP2蛋白定位在染色质上，同时与联会复合体轴向元件和中央元件有较好的共定位。HOP2能够与联会复合体中央元件ZEP1相互作用，表明它可能参与联会复合体的组装或稳定，也可能参与维持重组蛋白和联会复合体之间的相互作用。相关研究为深入揭示减数分裂同源重组形成的分子机制奠定了重要基础。相关研究成果在线发表于2018年12月25日《新植物学家》杂志。 陈方 摘编自http://www.cas.cn/syky/201812/t20181227_4675279.shtml 原文标题：遗传发育所在同源重组机制研究中取得进展
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  • 《遗传发育所在小麦再生研究方面取得进展》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2023-05-12
    •     植物的基因功能研究和遗传改良都离不开遗传转化，在模式植物拟南芥中可以使用“滴花转化”的方式轻松实现遗传转化，而大部分的作物中，例如小麦、水稻、玉米等都需要长时间的组织培养才能获得遗传转化植株，效率较低。在小麦中通常以未成熟的幼胚为外植体，首先将带有目的载体的农杆菌与幼胚共培养，随后诱导形成愈伤组织，然后分化长出新的植株。这其中的任何一环都会影响最终的遗传转化效率，例如外植体的取材窗口、农杆菌侵染后引起细胞免疫反应、愈伤组织的异质性、生根长芽的品种依赖性等等。     组织培养的过程是一个植株再生的过程，拟南芥中的研究表明，植物激素，特别是生长素和细胞分裂素能够直接影响植物再生。此外在拟南芥中还鉴定到很多关键的转录因子和表观调控因子参与再生过程。     为了更好地理解小麦的再生过程，探究其中的转录和染色质动态变化，以及鉴定提高小麦转化效率的新基因，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员肖军团队联合山东农业大学教授张宪省团队利用RNA-seq、ATAC-seq、CUT&Tag等技术手段，通过多组学联合分析的方式绘制了小麦再生过程的转录及染色质动态图谱，并搭建了一个顺序的转录调控网络，最终通过与拟南芥再生过程的比较分析鉴定出2个能提高小麦遗传转化效率的新因子。     研究人员以遗传转化效率最高的小麦品种Fielder作为材料，对其诱导0天、3天、6天、9天和12天的材料进行RNA-seq、ATAC-seq以及CUT&Tag（H3K27me3, H3K27ac, H3K4me3）建库。通过聚类分析，研究发现小麦再生过程中存在着顺序的基因表达，并且这种顺序的基因表达与染色质可及性高度相关。此外，H3K27me3的减少和H3K4me3的增加对于某些再生的关键基因在愈伤组织诱导后期的激活息息相关。基于小麦再生过程中转录与染色质可及性的高度相关，研究人员利用RNA-seq和ATAC-seq数据搭建了一个转录调控网络，该网络中不同聚类的基因之间存在顺序的调控关系。研究从中鉴定到446个核心转录因子，并推测它们可能参与介导小麦遗传转化效率的品种差异。通过与拟南芥再生过程的比较分析，研究人员发现在愈伤组织早期被激活的转录因子家族存在差异。在小麦中最早被激活的为DOF和G2-like家族成员，而在拟南芥中最早被激活的为NAC和LBD家族成员。拟南芥中过表达NAC家族和LBD家族成员都能够促进再生，因此研究人员在小麦中测试了2个DOF家族的转录因子。结果显示，它们都能显著提高小麦多个品种的愈伤组织诱导率和遗传转化效率，可以在小麦遗传转化过程中应用。     相关研究成果以Uncovering the transcriptional regulatory network involved in boosting wheat regeneration and transformation为题于近日在线发表于《自然-植物》（Nature Plants）。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东省自然科学基金重大基础研究项目的资助。
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