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【科研】康春颖教授团队揭示GRAS转录因子促进草莓匍匐茎形成的调控机制
2021-06-09 来源:华中农业大学 阅读量:197 评论:0
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位于叶柄基部的腋芽发育是影响植物结构的主要因素。匍匐茎是从腋芽发育而来的伸长枝,通常用于草莓的无性繁殖,因此匍匐茎对草莓生产具有重要意义。然而,目前对匍匐茎形成的分子机理和调控网络尚不清楚。
近日,Plant Physiology在线发表了华中农业大学园艺林学学院康春颖教授课题组题为“GRAS transcription factor LOSS OF AXILLARY MERISTEMS is essential for stamen and runner formation in wild strawberry”的研究论文,冯佳博士和程来超为共同第一作者。该研究发现草莓中的GRAS转录因子LAM是雄蕊和匍匐茎形成的必需基因,能够促进腋芽的起始,并与赤霉素(GA)信号顺次调控匍匐茎的形成。
该研究组前期在二倍体森林草莓的EMS突变体库中获得一株雄蕊缺失突变体,将其命名为loss of axillary meristems(lam)。进一步表型分析发现,lam突变体分枝和匍匐茎数量较野生型对照显著减少。经鉴定,该现象产生的原因是由于突变体叶腋处腋芽数量的减少所致。表明LAM对于雄蕊和腋芽的起始是必需的。
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图1. lam突变体的表型鉴定

    通过精细基因定位发现lam的致突变基因为FvH4_3g41310,与番茄Ls、拟南芥LAS以及水稻MOC1同源,并同属于GRAS转录因子家族。LAM过表达能够使lam突变体的分枝数量恢复正常。利用CRISPR/Cas9系统获得了lamCR突变植株,表型分析显示,该植株中匍匐茎数量相应减少且雄蕊发育缺陷,进一步证实LAM可促进雄蕊和匍匐茎的形成。
据报道,GA可促进草莓匍匐茎的形成。本研究利用GA处理发现,GA可促使原本不产生匍匐茎的植株产生大量的匍匐茎,表明GA是影响草莓匍匐茎形成的主要激素。而GA处理并不能恢复lam的匍匐茎产生表型,表明GA对匍匐茎形成的促进作用依赖于LAM。
另研究表明,srl突变体可形成大量的匍匐茎,其致突变基因为GA信号途径中的DELLA基因FveRGA1。为分析该基因与LAM的调控关系,经杂交获得了srllam双突,结果发现双突不能形成匍匐茎,表明lam突变体在调控匍匐茎形成方面上位于srl(图2)。
图2.lam与srl的遗传关系.webp
图2.lam与srl的遗传关系
综上表明,LAM是影响草莓花形态和芽结构的关键调控因子。在调控匍匐茎形成过程中,LAM首先负责腋芽的起始,随后在GA作用下促进腋芽的伸长生长,从而形成匍匐茎(图3)。
图3. LAM调控雄蕊和匍匐茎形成的功能模型.webp
图3. LAM调控雄蕊和匍匐茎形成的功能模型
原文链接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab184/6247768
 

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