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    中国农业科学院研究所孙新植醇揭示了小麦驯化的分子机理

    发布日期:2021-02-03 19:07 农业学论文

    普通小麦是一种异源六倍体作物,有三个亚基因组,即A、B和d。这一物种的形成经历了两次异源多倍体。多倍体化的过程与驯化是齐头并进的,驯化发生在不同的倍性水平上。AP2转录因子Q基因在小麦驯化中起着重要作用。q调节小麦的脱粒能力、雄穗脆性、花期和株高。

    2017年,孙课题组的研究成果证明,miRNA172可以切割降解Q mRNA,抑制Q蛋白的积累水平,从而调控小麦脱粒、穗型等驯化性状。q蛋白n端的EAR结构域是q蛋白与转录共抑制剂TOPPLESS(TPL)物理相互作用所必需的,也是q蛋白作为转录因子发挥转录抑制功能所必需的(刘等,2017)。然而,Q基因调控驯化性状,尤其是决定自由脱粒能力的分子机制尚不清楚。

    为了进一步分析Q调控小麦驯化性状的分子机制,本研究采用酵母双杂交技术鉴定了Q相互作用蛋白QIP1/TaLAX1。分子生物学和遗传资料表明,QIP1/TaLAX1和Q对小麦脱粒和穗型有拮抗和调节作用。揭示了QIP1/TaLAX1和Q的分子机制,通过相互抑制功能,从而拮抗和调节木质素合成相关基因的表达,从而调节小麦的脱粒特性。进一步的研究表明,小麦D亚基因组的QIP1/TaLAX1-3D与小麦D亚基因组供体(T093)的Aetlax1的Aetlax1启动子之间存在自然变异(indel,/-Tata)。启动子活性分析证明,在AetLAX1启动子中插入TATA可以提高启动子活性。

    该研究是在中国农业科学院作物科学研究所孙研究员和河南大学博士的指导下完成的。中国农业科学院与西北A&F大学联合培养的博士生何华冠是该论文的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、国家转基因项目和中国农业科学院作物科学研究所基础科研业务经费的支持。


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