作者: 来源:MBE 发布时间:2015/8/13 14:07:13
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作物开花期HD1基因平行驯化研究成果


 

日前,《分子生物学与进化》(Molecular Biology and Evolution,5-Yr impact factor: 11.667)在线发表我校国家玉米改良中心林中伟教授课题组关于作物开花期HD1基因平行驯化的研究成果。

在驯化过程中,开花时间是决定作物生态适应性的关键因素之一,但大多数作物开花期的分子遗传基础仍未得到阐明。在禾谷类作物中,玉米、水稻、小麦、大麦、高粱和谷子广泛分布各个不同的生态区,但这些作物开花期是否具有相同的分子遗传机制也仍然未知。为了探索这些禾谷类作物开花期的共同遗传学机制,林中伟教授课题组综合使用图位克隆法、比较基因组分析、关联分析等多种方法对作物中的一个开花期基因HD1进行了深入分析。

本研究先利用图位克隆在高粱中精细定位了一个主效的开花期QTL-Hd1,序列分析发现HD1编码一个CCT结构域的蛋白,一个在自然群体中较低频率的缺失导致了高粱HD1基因发生移码突变而使开花延迟;进一步的比较基因组分析发现,在其他作物HD1高度同源的基因组片段上存在着主效开花期QTL;关联分析表明谷子HD1中存在一个高频的从“GT”到“AT”的剪接位点变异,该变异导致了谷子的生育期变长;同时水稻中也存在着已知的多个高频、能够导致生育期改变的重要变异。

以上研究证据表明,HD1基因在高粱、谷子和水稻中是受到平行驯化的。而在玉米中仍无相关QTL定位在HD1基因附近区域,说明HD1基因在玉米中可能不受人类选择或者存在极为稀有的功能性变异。本研究发现同源基因在不同作物驯化过程中分别固定了高频、低频甚至稀有的功能性位点,这可能是作物驯化综合特征共有分子基础的代表性特征之一。该研究为开展作物比较功能基因学的研究提供了重要借鉴。

林中伟教授于2012年底以拔尖人才引进到我校国家玉米改良中心,2013年入选中组部第四批“青年千人”计划,目前课题组主要研究方向是作物驯化分子机理的比较和玉米比较功能基因学。

论文的第一作者为博士研究生刘欢欢,研究生刘行芹、周雷娜、张志海、张旋以及科研助理李海霞参与部分实验,美国农业部农业研究局遗传学家王明理博士也给予了大力的支持。本研究得到“青年千人”计划和国家自然基金的资助。(来源:中国农业大学)

 
 
 
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