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New Phytologist|青岛农业大学王增裕课题组揭示了柳枝稷中新的开花调控机制

开花时间对植物的有性繁殖等至关重要,比如在谷类作物中,在最佳时间开花会影响谷类作物的发育,但是在饲料和生物燃料作物中,延迟开阿花有利于提高其生物量形成。柳枝稷(Panicum virgatum L.,禾本科多年生草本)作为一种多年生单子叶植物和模式类生物燃料作物,通过遗传方法调控其开花时间对作物改良至关重要。

植物向开花期的过渡由复杂的遗传网络和环境因素共同控制。研究表明,共五种主要的开花途径:光周期,赤霉酸,自主,春化和衰老。衰老途径使植物即使在非诱导条件下也能开花,并且该途径主要由 microRNA156(miR156)控制。在拟南芥中的研究发现,9种 miR156 靶向的 SPL(SQUAMOSA PROMOTER BINDING-LIKE)基因是整合拟南芥中各种开花调节途径的关键枢纽。但是目前SPL在草类作物开花中的作用仍不清楚。

青岛农业大学王增裕博士团队在 New phytology在线发表了一篇题为  SPL7 and SPL8 represent a novel flowering regulation mechanism in switchgrass 的研究论文,在柳枝稷中揭示了 SPL 诱导的新的开花机制。

该研究发现 SPL7 和 SPL8 的过表达会促进开花,单个基因的下调会适度延迟开花,而同时下调SPL7/ SPL8导致植物开花极度延迟或不开花(与过表达miR156的转基因植物表型相似),表明SPL7 和 SPL8 是由 miR156 控制的衰老途径的关键组分。此外,同时下调 SPL7/ SPL8 会增加生物量形成和糖的释放,并且导致花序中的营养-生殖逆转,这种现象是首次在草本作物中报道。

  该研究还表明,SPL7和SPL8 通过直接上调SEP3和MADS32而不是AP1基因冗余调节柳枝稷的相变和花序发育,MADS32可能是SEP3激活AP1表达的关键辅助因子,SPL7/ 8途径代表了一种新的开花调节机制,与拟南芥等真双子叶植物的调控机制大不相同。

  

SPL7和SPL8的下调延迟了柳枝稷的开花时间并增加了株高

  总之,该研究证明SPL7和SPL8在草本作物相变和开花中发挥关键作用并且SPL7/ 8下调会引起花序逆转,这两个基因的遗传修饰为草本生产力的提高提供了新的研究思路。

参考文献

【1】Wang ZY, Ge YX. 2006. Invited review: Recent advances in genetic transformation of forage and turf grasses. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant 42: 1-18.

【2】Teotia S, Tang G. 2015. To bloom or not to bloom: role of microRNAs in plant flowering. Molecular Plant 8: 359-377.

【3】Hong Y, Jackson S. 2015. Floral induction and flower formation--the role and potential applications of miRNAs. Plant Biotechnol Journal 13: 282-292.

文献链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.15712

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开花时间对植物的有性繁殖等至关重要,比如在谷类作物中,在最佳时间开花会影响谷类作物的发育,但是在饲料和生物燃料作物中,延迟开阿花有利于提高其生物量形成。柳枝稷(Panicum virgatum L.,禾本科多年生草本)作为一种多年生单子叶植物和模式类生物燃料作物,通过遗传方法调控其开花时间对作物改良至关重要。
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