《棉花所揭示棉花开花调控新机制》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: zhangyi8606
  • 发布时间:2019-06-20
  • 近日,中国农业科学院棉花研究所李付广研究员团队发现陆地棉AAI家族基因GhAAI66通过影响赤霉素、茉莉酸信号途径和光周期途径相关基因的表达参与开花时间的调控。该研究对了解棉花开花调控机制提供了新的思路。相关研究在线发表在《实验植物学(Journal of Experimental Botany)》上。

    开花是决定植物营养生长和生殖生长转变的重要过程,挖掘控制棉花开花时间的功能基因对于了解棉花开花调控机制具有重要的意义。研究人员从陆地棉中鉴定到一个含有AAI保守结构域的基因GhAAI66,组织表达模式分析发现该基因在陆地棉花器官中优势表达。将GhAAI66基因沉默后发现花期延迟,而将GhAAI66基因在拟南芥中过量表达后,转基因株系开花时间明显比野生型提前,这表明GhAAI66参与开花时间的调控过程。为进一步探究该基因调控开花的分子机制,对GhAAI66转基因植株进行了转录组分析,发现GhAAI66的表达抑制了茉莉酸的合成和春化途径相关FLC基因的表达,上调了赤霉素信号转导和光周期途径相关ELF4基因的表达,最终激活下游的FT和SOC,从而促进开花时间的提前。该研究为解析棉花开花机制和棉花品种的遗传改良打下了基础。

    该项研究得到国家自然基金创新群体项目和中国农科院科技创新工程的支持。

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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
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    • 近日,华中农业大学棉花研究团队阐明了DNA甲基化对于高温胁迫下花粉活性和花药开裂具有不同的调控作用,有关研究论文在线发表于《植物细胞》上。 课题组前期鉴定了两个在高温下存在表型差异的材料:“84021”(耐高温)和“H05”(敏高温),转录组测序发现敏高温材料“H05”在高温下的差异表达基因数目远远超过耐高温材料“84021”。同时液相色谱测定结果显示两者内源的DNA甲基化整体水平在高温胁迫下存在显着差异,DNA甲基化整体水平的波动可能影响糖信号、活性氧和生长素之间的平衡导致雄性败育。进一步分析发现高温胁迫上调敏高温材料“H05”中I型酪蛋白激酶在花药绒毡层和小孢子中的表达,影响花药中糖与激素信号之间的平衡,导致败育。但DNA甲基化参与植物雄性生殖器官高温响应的机制仍不清楚。 为建立高温胁迫导致DNA甲基化变化调控花药育性之间的关系,研究人员继续采用“84021”和“H05”,分别在常温和高温条件下,构建了四分体时期,绒毡层降解时期和花药开裂期三个重要花药发育时期的DNA甲基化差异图谱。阐明在高温胁迫下,“H05”呈现出相对较低的DNA甲基化水平,而“84021”则一直维持在较高的水平。“H05”中较低的24nt小RNA数量暗示着小RNA介导的DNA甲基化建立途径(RdDM)受到影响。通过外施DNA甲基化抑制剂,发现“H05”在常温下出现了类似高温胁迫下花粉不育的表型,但与此同时花药壁却正常开裂。进一步的RNA测序结果显示,糖和活性氧代谢途径明显受到DNA甲基化的调控,而生长素路径在抑制剂的处理下却没有出现明显的变化。另一方面课题组通过smallRNA及降解组测序发现高温胁迫是通过影响生长素相关micRNAs的转录进而调控花药开裂。 本研究首次绘制了高温与常温下棉花花药中的DNA甲基化图谱,并首次发现高温胁迫下导致的花粉不育和花药壁不开裂表型受不同的路径调控,这对进一步研究高温导致雄性不育的机理,创制耐高温种质具有重要意义。
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    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:zhangyi8606
    • 发布时间:2019-04-29
    • 近日,New Phytologist杂志在线刊发了中国农业大学化学控制研究中心题为 Phosphatase GhDsPTP3a interacts with annexin protein GhANN8b to reversely regulate salt tolerance in cotton 的研究论文,揭示棉花耐盐调控新机制。 盐胁迫是影响棉花产量和品质的主要逆境之一。由于棉花基因组复杂且转化周期长,棉花耐盐基因挖掘和耐盐基因功能研究较其他作物滞后。中国农业大学化学控制研究中心近期通过构建以及筛选棉花病毒诱导的基因沉默cDNA文库发现,沉默双功能蛋白磷酸酶GhDsPTP3基因能显著增强棉花的耐盐性。植物的PTPases参与调控多种信号途径,如细胞周期、离子转运、发育调控以及逆境胁迫等,但目前PTPases在植物耐盐中的分子调控机制还不清楚。 该研究利用生物化学、分子生物学和遗传学手段揭示了GhDsPTP3为棉花应答盐胁迫的一个重要的负调控蛋白磷酸酶,与膜联蛋白GhANN8互作反向调控胞质内的Ca2+势。盐胁迫诱导GhANN8的磷酸化,而GhDsPTP3能够与GhANN8互作并去除其磷酸化基团。盐胁迫下, GhDsPTP3与GhANN8反向调控GhSOS1基因表达促进Na+外排,GhDsPTP3-GhANN8介导的Ca2+势是调控Na+外排所必须的。在该研究中,研究人员发现过表达GhDsPTP3植株对盐胁迫的耐受性减弱,而过表达GhANN8植株对盐胁迫的耐受性增强,这与GhDsPTP3或GhANN8功能缺失结果一致。 综上所述,该研究揭示了一种GhDsPTP3-GhANN8介导的Ca2+信号模块,其作为棉花耐盐的重要组分,对棉花品种的耐盐遗传改良有一定的理论和现实意义。 中国农业大学穆春博士后和周琳博士为该论文的共同第一作者,中国农业大学农学院李芳军副教授和美国德州农工大学的Shan Libo教授为该论文的共同通讯作者。