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作科所發現調控小麥孕穗期根系深度重要基因

  近日,中國農業科學院作物科學研究所小麥基因資源發掘與利用創新團隊通過全基因組關聯分析,發現小麥液泡分選受體基因 TaVSR1-B 啟動子區轉座子與孕穗期根深顯著相關。2月8日,相關研究成果在《植物生物技術雜志(Plant Biotechnology Journal)》在線發表。

  據景蕊蓮研究員介紹,根系深度是作物根系構型的重要組成性狀,在作物生長發育、產量形成和非生物脅迫耐性等方面發揮著重要作用。孕穗期是小麥產量形成的關鍵時期,該時期的根深直接影響小麥對深層土壤水分和養分的吸收,最終作用于產量和抗逆性。然而由于根系研究難度大,影響孕穗期根深的遺傳機制尚不清楚。

  該研究調查了323份小麥種質的根深,并利用小麥660K SNP基因組芯片對這些材料進行基因分型,通過全基因組關聯分析,檢測到一個與孕穗期根深相關的液泡分選受體基因 TaVSR1-B 。小麥材料 TaVSR1-B 啟動子區轉座子的差異導致DNA甲基化水平及組蛋白修飾不同,進而影響基因表達,使孕穗期根深表現顯著差異。對過表達 TaVSR1-B 基因的小麥、水稻及突變體材料表型鑒定揭示了其對根系生長的作用。初步證據表明, TaVSR1-B 可能通過影響液泡的形成,促進伸長區細胞轉變為成熟區細胞,進而影響根深。綜合來看, TaVSR1-B 表達量升高,根伸長區變短,成熟區變長,根深增加。

  該研究揭示了 TaVSR1-B 在控制根深方面的功能,并明確了與深根系相關的優異單倍型以及不同單倍型差異表達的分子機理。這項工作為闡釋小麥根系發育提供理論依據,為小麥育種提供優異基因和種質資源。

  作科所助理研究員王景一、李龍和李超男為論文的第一作者,毛新國副研究員和景蕊蓮研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目資助。

  原文鏈接:https://doi.org/10.1111/pbi.13564



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