作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2023/5/31 22:43:28
选择字号:
挖掘玉米“高产基因”

 

玉米的单株产量由玉米的每穗籽粒数目和穗粒重共同决定,挖掘控制玉米产量的“高产基因”,解析穗行数调控网络,可使玉米单产得到大幅度提高,对保障国家粮食安全有重大价值和现实意义。

在国家自然科学基金重大研究计划“主要农作物产量性状的遗传调控网络解析”支持下,在山东农业大学教授张宪省等责任专家指导下,研究人员综合利用农学与信息学,完成了调控玉米穗行数关键基因的克隆,并针对这些基因成功解析穗行数形成的遗传调控网络。

研究人员首先锁定候选基因KRN2,发现其对穗行数具有负调控作用。随后,他们通过表达分析、原生质体瞬时表达实验、核苷酸多态性分析等多项先进实验方法,最终确定是由于KRN2上游非编码区在玉米驯化和改良过程中受到选择导致其表达量降低,从而提高玉米的穗行数。

基于上述结论,研究人员通过多年多点的田间试验、表型分析发现,与野生型相比,KRN2敲除突变体的穗行数、穗粒数、穗粒重等产量相关性状均有所提高,产量比野生型分别提高10%左右;同时,KRN2突变体不引起花期、株型、叶型、雄穗、穗长、百粒重、籽粒体积等其他农艺性状的明显变化。

同时,研究人员解析了玉米穗行数形成的调控网络。针对玉米控制籽粒数目的主效遗传位点KRN4,利用全基因组关联分析、图位克隆等手段,证实KRN4位于控制玉米雌穗发育重要基因Unbranched3(UB3)的下游,并且远距离调节UB3基因的表达。与KRN4互作的UB3则通过绑定LOG1ARRs基因的启动子区域调控LOG1ARRs基因的表达,而LOG1ARRs主要通过细胞分裂素的合成信号途径控制玉米穗行数的数量变异。

进一步研究表明,KRN4 作为一个UB3启动子的远程增强子,通过染色质互作和招募UB2为中心的转录复合体调控UB3在雌穗分生组织中的表达。这一结果为基因间区参与数量性状的精细调控提供了新的证据。

此外,研究人员还鉴定到一个以不同方式影响多个分生组织的突变基因gif1,以及控制玉米穗长和花数的乙烯生物合成酶ZmACO2等。

  ?

科研人员利用基因编辑技术敲除功能基因或优化启动子,创制了高产玉米新种质。(研究团队供图)

 
版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
读论文查基金,助你2024申基成功! 粉色饭来了,它是肉还是米?
土卫一存在地下海洋 迄今最小恒星,半径仅约地球7倍
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文