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华中农业大学在油菜开花期遗传机制方面研究取得新进展

2020-10-15 10:33:00来源:
华中农业大学植物科学技术学院王晶副教授课题组在Journal of Experimental Botany杂志发表题为Transposon insertions within alleles of BnaFLC.A10 and BnaFLC.A2 are associated with seasonal crop -type in rapeseed的研究论文,相关研究揭示了BnaFLC.A10 和 BnaFLC.A2启动子区不同转座子插入后导致的转录水平变化,由此决定甘蓝型油菜对春化的需求,并影响生态型分化的遗传机制。某些植物在生长发育过程中必须经历一段低温的过程才可以开花,这一过程称之为春化。在拟南芥中,这一过程主要受FLC(FLOWERING LOCUS C)基因控制,低温春化使其表达量降低,从而解除了其对成花素基因FT(FLOWERING LOCUS T)的抑制。甘蓝型油菜是我国及世界上重要的油料作物,根据其对春化时间的需求不同,可以分为春性(开花早,基本无需春化)、冬性(开花晚,需要经历较长时间低温春化)和半冬性(需要中等程度的低温春化)三种生态型。我校油菜团队的前期工作表明,甘蓝型油菜具有9个FLC的同源基因,其中BnaFLC.A10启动子区一个MITE转座子的插入在很大程度上决定了冬性甘蓝型油菜对春化的需求,而BnaFLC.A2则是决定半冬性油菜春化需求的关键基因。但MITE 具体是如何影响BnaFLC.A10的表达以及两个基因如何共同作用决定油菜春化需求的机制并不清楚。BnaFLC.A10和BnaFLC.A2表达模式以及互作对开花期的影响本研究中,对三种典型生态型油菜等位基因序列的分离、比较发现, BnaFLC.A10启动子区除冬性油菜中已发现的MITE转座子外,在半冬性油菜和春性油菜中分别具有一个4.422 kb hAT 和一个 5.625 kb LINE转座子;半冬性油菜BnaFLC.A2启动子区具有一个已知的2.833kb插入,而在春油菜中,其第一内含子中具有一个810bp插入。不同转座子的插入与两个基因在三种类型油菜春化前叶片中的表达量、春化过程中表达的动态变化及开花时间相对应。MITE转座子的插入起到了增强子的作用,而5.625 kb LINE和810bp的插入则分别导致了两个基因的沉默。遗传分析表明,带有MITE 的BnaFLC.A10和不带任何插入的BnaFLC.A2均可以显著推迟春油菜的开花时间,两个位点同时存在使得开花时间进一步推迟,但不足以使春性油菜转变为冬性油菜。对包含有920份甘蓝型油菜自然群体的单倍型分析表明,带有MITE 的BnaFLC.A10是决定甘蓝型油菜较强春化需求和晚开花的关键基因;无MITE存在时,不具任何插入的BnaFLC.A2则是决定春化需求、影响开花时间的关键基因。上述结果为油菜不同生态亚型分化的遗传解析奠定了基础,也为油菜的生育期改良提供了参考。植物科学技术学院硕士研究生殷帅和万明为论文共同第一作者,王晶副教授为论文通讯作者。本研究受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和973计划的资助。论文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/eraa237来源:食品资讯中心
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