從中國農(nóng)業(yè)科學院
油料作物研究所獲悉,由中國農(nóng)科院副院長王漢中研究員領銜的油菜遺傳改良創(chuàng)新團隊最新研究發(fā)現(xiàn),油菜A9染色體上ARF18基因(一種調(diào)控生長素反應基因表達的轉錄因子)的變異可調(diào)控粒重,且不改變角粒數(shù),從而對產(chǎn)量產(chǎn)生影響。這項發(fā)現(xiàn)為油菜高產(chǎn)品種的分子設計和培育奠定了基礎。同時,ARF18基因成為國際上通過圖位克隆獲得的第一個多倍體作物產(chǎn)量基因,為小麥、棉花等其它重要多倍體作物產(chǎn)量基因克隆提供了借鑒。相關成果于8月31日在線發(fā)表于國際著名學術期刊《美國科學院院刊(PNAS)》。
糧油等主要農(nóng)作物的價值70%來源于種子,種子產(chǎn)量的遺傳改良一直是作物研究的重點,其功能基因克隆也是國際競爭的熱點。而種子產(chǎn)量是由多基因控制的數(shù)量性狀,特別是重要多倍體作物如小麥、油菜、棉花等,其基因組非常復雜,種子產(chǎn)量基因的圖位克隆一直未能獲得突破。雖然國際上很多團隊在10余年前就獲得了不少甘藍型油菜的粒重主效QTLs,但此前未見其粒重基因被圖位克隆的報道。
該團隊利用千粒重差異顯著的甘藍型油菜品系zy72360和R1以及關聯(lián)群體,通過連鎖分析、關聯(lián)分析、親本序列比對和轉基因驗證,最終確定ARF18是調(diào)控粒重和角果長度的目標基因,該基因的過量表達可使粒重變異15%,而角粒數(shù)保持不變。研究表明,ARF18具有轉錄抑制活性。
種子是子代,角果皮是母體器官,該團隊研究發(fā)現(xiàn),種子粒重表型主要受母體基因型調(diào)控。由于角果皮的光合產(chǎn)物為種子中后期發(fā)育提供主要碳源,研究人員結合基因表達模式和轉錄組分析認為,油菜zy72360的ARF18功能喪失導致角果變長,從而增加了角果皮光合面積,為種子發(fā)育提供了更多的光合產(chǎn)物,進而導致種子粒重增加。
該項研究成果是在科技部973和863項目、國家油菜產(chǎn)業(yè)技術體系以及中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程的資助下完成的。劉靜和華瑋博士為該文章的共同第一作者,王漢中研究員為通訊作者。(通訊員 余波)
文章鏈接:http://www.pnas.org/content/early/2015/08/27/1502160112.abstract