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玉米G蛋白可同時調控發育及免疫機制

作者:宋檢 時間:2022-12-13 來源:互聯網

玉米的綜合產量提高依賴于株型的優化與抗病性的提高,而二者往往相互拮抗。因此,確定既控制發育信號又控制免疫信號的關鍵調節機制對于*大化生產率至關重要。12月18日,美國《國家科學院院刊》(PNAS)發表中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所(以下簡稱資源區劃所)*新成果,解析了玉米信號開關分子G蛋白對發育及免疫信號的雙重調控機制,為平衡發育及免疫應答、提高玉米綜合產量提供了重要的理論依據。

玉米不僅是我國和全球范圍內的重要作物,也是遺傳學和發育生物學研究的模式植物。論文**作者、資源區劃所土壤植物互作團隊研究員吳慶鈺介紹,前期研究成果表明,G蛋白作為重要的信號開關分子,對植物的分生組織發育起著重要的調控作用,而分生組織的程序化發育決定著玉米果穗形態,但其分子調控機制仍有待進一步解析。尤其是G亞基,由于在單子葉植物中敲除該基因出現致死表型,導致無法對其功能進行深入解析,成為研究難點。

吳慶鈺與山東大學教授徐芳、美國冷泉港實驗室教授DavidJackson等合作,**明確了G?突變體致死不是由特定的發育停滯引起的,而是由免疫過激所導致。吳慶鈺解釋道,植物和人一樣依靠免疫系統抵抗疾病侵襲,研究植物免疫系統的過激反應有助于理解植物的免疫過程,從而幫助提高抗病性。

通過遺傳多樣性篩選,研究人員鑒定了具有弱自身免疫反應、強發育表型的玉米Gβ等位基因,使玉米G?突變體在特定遺傳背景下“起死回生”,并首次展現其發育表型,突破了前期的研究瓶頸。通過關聯分析,研究者發現,該基因與玉米穗行數這一重要農藝性狀顯著關聯。

“抗病需要免疫信號,而產量提高需要發育信號。玉米G?亞基同時調節分生組織的發育和免疫信號傳導,對該基因的操縱有可能優化產量與抗病性之間的權衡,以提高農作物的產量。”吳慶鈺說。

該項研究得到國家科技重大專項——轉基因生物新品種培育、國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。

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