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生物所解析玉米避蔭反應關鍵調控因子的生物學功能
【發布時間:2019-07-30】【關注度:

    近日,中國農業科學院生物技術研究所與華南農業大學合作,揭示玉米在遮蔭環境下通過光敏色素信號途徑調控植物避蔭反應的分子機制,對培育耐密植玉米新品種具有重要意義。相關研究成果在線發表在《植物生理(Plant Physiology)》上。
    增加玉米種植密度是提高玉米單產的有效手段。然而,種植密度過高時,植物被鄰近的植株所遮蔽,綠色組織因為含有葉綠素總是吸收紅光,透過或反射遠紅光,導致群體中紅光/遠紅光比率(R/FR)下降,從而引發植物的避蔭反應,如增加莖稈的伸長速度來有效地獲取陽光(足夠高而避免被遮光),莖稈變得纖細、易倒伏,對于作物往往伴隨著產量的降低。因此,研究密植條件下玉米響應光信號的避蔭反應機制,使玉米株高降低,對培育耐密植、抗倒伏玉米新品種具有重要意義。
    在許多植物中,已經充分證明了避蔭反應中的關鍵調控因子PIF能夠通過光敏色素信號途徑(phyB-PIF)重塑植物的表型以響應不斷變化的光環境,但在玉米中有哪些PIF基因參與該過程,以及如何參與phyB調控的避蔭反應仍不清楚。研究人員發現玉米基因組中共有7個PIF基因,所有ZmPIF蛋白都能與玉米中的phyB互作。在玉米中通過CRISPR/Cas9技術把ZmPIF基因敲除后產生的Zmpif突變體在黑暗生長條件下,其中胚軸伸長受到嚴重抑制。而且,Zmpif突變體能夠減弱對模擬遮蔭處理的株高伸長反應,從而抑制植物遮蔭時的過快生長,最終達到降低株高的目的。

     該研究得到國家自然科學基金和北京市自然科學基金項目資助。該研究第一作者為玉米功能基因組創新團隊吳廣霞博士后,通訊作者為華南農業大學生命科學學院王海洋教授。
    原文鏈接:http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/07/26/pp.19.00239

 

 
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