近日,中國農業(yè)科學院作物科學研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團隊通過全基因組關聯(lián)分析,發(fā)現小麥液泡分選受體基因TaVSR1-B啟動子區(qū)轉座子與孕穗期根深顯著相關。相關研究成果于2月8日發(fā)表在《植物生物技術雜志(Plant Biotechnology Journal)》上。
據景蕊蓮研究員介紹,根系深度是作物根系構型的重要組成性狀,在作物生長發(fā)育、產量形成和非生物脅迫耐性等方面發(fā)揮著重要作用。孕穗期是小麥產量形成的關鍵時期,該時期的根深直接影響小麥對深層土壤水分和養(yǎng)分的吸收,最終作用于產量和抗逆性。然而由于根系研究難度大,影響孕穗期根深的遺傳機制尚不清楚。
該研究調查了323份小麥種質的根深,并利用小麥660K SNP基因組芯片對這些材料進行基因分型,通過全基因組關聯(lián)分析,檢測到一個與孕穗期根深相關的液泡分選受體基因TaVSR1-B。小麥材料TaVSR1-B啟動子區(qū)轉座子的差異導致DNA甲基化水平及組蛋白修飾不同,進而影響基因表達,使孕穗期根深表現顯著差異。通過表達TaVSR1-B基因的小麥、水稻及突變體材料表型鑒定揭示了其對根系生長的作用。初步證據表明,TaVSR1-B可能通過影響液泡的形成,促進伸長區(qū)細胞轉變?yōu)槌墒靺^(qū)細胞,進而影響根深。綜合來看,TaVSR1-B表達量升高,根伸長區(qū)變短,成熟區(qū)變長,根深增加。
該研究揭示了TaVSR1-B在控制根深方面的功能,并明確了與深根系相關的優(yōu)異單倍型以及不同單倍型差異表達的分子機理。這項工作為闡釋小麥根系發(fā)育提供理論依據,為小麥育種提供優(yōu)異基因和種質資源。
TaVSR1-B調控小麥孕穗期根系深度分子機制
該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等項目資助。(通訊員 衛(wèi)斐)
原文鏈接:https://doi.org/10.1111/pbi.13564