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科学家发现玉米茎秆发育调控基因和机制

【研究进展】

科技(keji)日报讯 (记者马爱平 通讯员崔艳)近日,中国农业科学院生物技术研究所玉米功能基因组团队(tuandui)(dui)和作物代谢调控与营养强化团队(tuandui)(dui)合作研究,构建(jian)出首个玉米全节间时空特异转录调控网络,发掘和解析了关键基因CYP90D1调控玉米节间发育的(de)分子机制,揭示了调控玉米节间发育的(de)基因表达新模式。

该研究拓展了对(dui)玉米茎秆发育机理的(de)认识,为玉米株型分子改良提供了基因资源。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志》上。

株高是(shi)最重要的(de)株型性状之一,对(dui)玉米生长、光合作用、抗倒伏性等都有重要影响,是(shi)决定玉米产量的(de)关键因素之一。株高主要取决于玉米茎秆节间数和节间长度,合理的(de)株高才能促进玉米丰收高产。随着基因组学、生物信息学及预测模型的(de)快速发展,目前科研人(ren)员已鉴定出一些玉米节间发育和株高相关的(de)调控基因,然而对(dui)玉米节间发育的(de)系统研究和调控机制仍缺乏深入理解。

拔节期是(shi)玉米株高形成的(de)最关键时期,也是(shi)玉米生长发育最旺盛的(de)阶段。研究人(ren)员收集了玉米自交系B73的(de)拔节期和成熟期全部节间,进行转录组测序,通过PCA聚类分成初成熟区、分生区、基底区及成熟区等4个特异发育时区。每个区域都有与特定发育时期相关的(de)特异表达基因。研究人(ren)员对(dui)5个代表性的(de)节间进行深入的(de)差异基因表达分析,分别鉴定了分生阶段和延长阶段的(de)关键转录因子;进一步结合玉米茎秆的(de)节间长度、直径、周长和重量等数据进行分析与表型预测,构建(jian)了首个玉米全节间时空特异基因表达调控网络,并鉴定了一批与表型高度相关的(de)基因,通过CRISPR/Cas9技术验证了关键候选基因CYP90D1的(de)功能,说明了该基因在株型改良和分子育种中可能的(de)应用价值。 【编辑:田博群】

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玉米茎秆,发育调控,调控基因,节间,拔节期

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