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JIPB | 广州大学孔凡江课题组发表大豆光周期开花调控途径综述论文
WileyChina 2020-10-21 12:38
大豆(Glycine max)作为世界上主要作物之一,是人类重要的蛋白和油脂来源。大豆是一种对光周期特别敏感的作物,光周期开花调控影响着大豆产量,单一品种的大豆种植只能局限在一定的纬度范围。从1920年,Garner和Allard两位先驱发现大豆的光周期开花开始,距今正好100年。在这100年间,从利用经典正向遗传学定位,到最近几年利用基因组测序以及反向遗传学的研究,找到了一系列调控大豆光周期开花的基因,它们之间的调控关系也不断被明确。 JIPB 近日在线发表了 广州大学孔凡江课题组 题为“ Molecular mechanisms for the photoperiodic regulation of flowering in soybean ”的综述论文, 系统总结了大豆光周期开花途径中的基因、大豆对长日照的适应性和短日照的适应性 、综述了大豆光周期开花途径是以 E1 为核心的一条有别于拟南芥和水稻光周期开花途径的通路,最后提出了该领域今后的研究方向。 图1. 大豆光周期开花调控途径 大豆起源于中国,是一种典型的短日照植物,现在广泛种植于北纬53度到南纬35度之间。在高纬度地区,夏季种植时间较短,大豆需要提早开花以在冬季来临前收获,这需要大豆的对长日照的光周期的敏感性降低。而在低纬度地区,短日照会促进大豆提早开花,则需要尽量延长大豆的开花时间来保证足够高的产量。一系列的光周期开花基因在这其中起作用,使得大豆在不同的光周期条件下都能达到产量最大化。该论文综述了大豆光周期调控的分子途径(图1),对深入理解大豆光周期开花适应性具有重要意义,指导未来的大豆分子设计育种。 孔凡江课题组讲师 林晓雅 博士为该论文的第一作者, 孔凡江 教授为通讯作者。广州大学 刘宝辉 教授,日本北海道大学 Jun Abe 教授和澳大利亚塔斯马尼亚大学的 James L. Weller 教授也参与了论文的写作。孔凡江课题组近年来在大豆光周期研究中取得了一系列进展,揭示了大豆在长短日照下的适应性基础,在高水平杂志上Nature Genetics(2017、2020)、Plant Physiology(2010)等发表了多篇论文。该研究得到了国家杰出青年科学基金项目、国家基金重点项目和亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室的资助。 参考文献: . Garner WW, Allard HA (1920) Effect of the relative length of day and night and other factors of the environment on growth and reproduction in plants. J Agric Res 18: 553-606 . Lu S, Zhao X, Hu Y, Liu S, Nan H, Li X, Fang C, Cao D, Shi X, Kong L, Su T, Zhang F, Li S, Wang Z, Yuan X, Cober ER, Weller JL, Liu B, Hou X, Tian Z, Kong F (2017) Natural variation at the soybean J locus improves adaptation to the tropics and enhances yield. Nat Genet 49: 773–77 . Lu S, Dong L, Fang C, Liu S, Kong L, Cheng Q, Chen L, Su T, Nan H, Zhang D, Zhang L, Wang Z, Yang Y, Yu D, Liu X, Yang Q, Lin X, Tang Y, Zhao X, Yang X, Tian C, Xie Q, Li X, Yuan X, Tian Z, Liu B, Weller JL, Kong F (2020) Stepwise selection on homeologous PRR genes controlling flowering and maturity during soybean domestication. Nat Genet 52: 428–436 . Kong F, Liu B, Xia Z, Sato S, Kim BM, Watanabe S, Yamada T, Tabata S, Kanazawa A, Harada K, Abe J (2010) Two coordinately regulated homologs of FLOWERING LOCUS T are involved in the control of photoperiodic flowering in soybean. Plant Physiol 154: 1220–1231 关于JIPB: Journal of Integrative Plant Biology (JIPB)是由中科学院主管、中国科学院植物研究所和中国植物学会共同主办,Wiley出版的同行评审月刊。JIPB面向全球,刊发整合植物生物学研究的重要创新成果,包括宏观和微观领域有创新性的重要研究论文、特邀综述、突破性报道、新资源、新技术和评论性文章。2019年2年SCI 影响因子是4.885,位于植物学TOP7.3%,已连续8年处于SCI的Q1区。Scopus数据库中CiteScore是8.1,位于 TOP4.2%。2019年,JIPB进入中国科学院期刊分区Q1区,并入选中国科技期刊卓越行动计划。
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JIPB | 华中农业大学邢永忠课题组发现4个调控水稻开花的CCT家族基因
WileyChina 2020-9-29 13:51
水稻抽穗期决定水稻的地区适应性及季节适应性,同时影响水稻产量。在水稻基因组中共有41个编码CCT结构域的基因,其中有14个CCT基因被报道参与调控水稻的开花。为明确到底有多少CCT家族基因参与开花调控,如何参与调控,邢永忠课题组以CRISPR/Cas9技术通过反向遗传学的方法,对水稻中41个CCT家族基因进行单基因及多基因的敲除,获得CCT家族基因突变体,鉴定了4个影响开花的基因,研究成果以“ Global analysis of CCT family knockout mutants identifies four genes involved in regulating heading date in rice ”为题在JIPB发表。 在该研究中,作者基于CCT家族基因的昼夜表达模式,将这些基因分为五个亚家族,在相同的亚家族或相邻的亚家族中的基因表达方式趋于相似。随后以中花11为背景,通过CRISPR / Cas9技术构建了整个基因家族的敲除突变体。在已克隆的14个CCT家族基因中,只有4个基因的敲除突变体出现了抽穗期表型,表明CCT家族基因在调节开花功能上存在冗余。同时发现4 个未曾报道的基因参与抽穗期调控。其中, OsCCT22 , OsCCT38 和 OsCCT41 在长日照条件下抑制开花,在短日照条件下促进开花, 而 OsCCT03 在长、短日照条件下均能促进水稻开花。至此,CCT家族中至少有18个基因参与调控水稻开花,它们可以形成丰富的基因组合,产生变异丰富的抽穗期,适应不同地域的光温条件。 水稻中光周期开花调控网络涉及两个既独立又相互关联的途径, OsGI - Hd1 - FT 和 OsGI - Ehd1 - FT 。除了 Hd1 和 DTH2 ,已报道的CCT家族基因大多数是开花抑制因子。在本研究中发现的 OsCCT03 敲除突变体在长日照条件下延迟5天开花,短日照条件下延迟14天开花。并且它通过 Hd1 和 Ehd1 双途径上调 Hd3a 和 RFT1 的表达促进开花。与已知的CCT家族开花促进基因 Hd1 和 DTH2 调控水稻开花的路径都不相同。当 Ehd1 或 Hd1 失去功能时, OsCCT03 可能具有灵活的功能来精细调节开花。除此之外 OsCCT03 还可以调节水稻株高,每穗颖花数和叶片叶绿素含量的多效基因。 2015年,邢永忠课题组利用中花11为受体,通过超表达技术检测了18个CCT家族基因的调控开花功能。所有6个已知开花基因的超表达材料都表现出开花期变异(SREP, 2015),比本研究的基因编辑技术检出率高得多。因此,对于大家族基因功能鉴定,即便超表达引起易位表达的噪音,我们还是建议优先利用超表达方法。 CRISPR / Cas9诱导的OsCCT03 T2突变体的表型 (A)OsCCT03编码区的示意图;(B)突变体的表型;(C)在苗期突变体的表型;(D)幼苗期突变型和野生型植物的叶绿素含量;(E-J)LD条件下开花期相关表达模式。 博士生 章佳 为该论文的第一作者, 邢永忠 教授为通讯作者。该研究得到了国家转基因专项以及国家自然科学基金和江西省自然科学基金资助。 关于JIPB Journal of Integrative Plant Biology (JIPB)是由中科学院主管、中国科学院植物研究所和中国植物学会共同主办,Wiley出版的同行评审月刊。JIPB面向全球,刊发整合植物生物学研究的重要创新成果,包括宏观和微观领域有创新性的重要研究论文、特邀综述、突破性报道、新资源、新技术和评论性文章。2019年2年SCI 影响因子是4.885,位于植物学TOP7.3%,已连续8年处于SCI的Q1区。Scopus数据库中CiteScore是8.1,位于 TOP4.2%。2019年,JIPB进入中国科学院期刊分区Q1区,并入选中国科技期刊卓越行动计划。
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白菜萝卜疙瘩花对盐胁迫的生理响应
热度 3 zhengyongjun 2020-5-3 12:33
个人分类: 好摄之图|1832 次阅读|11 个评论
扒出老根,芯里开了花
zhengyongjun 2018-12-14 13:16
一棵胶州大白菜,把白菜帮扒吃了,只剩下一个白菜疙瘩。丢进碗里,用清水养着。苔花如米小,也学牡丹开。前几天出差回来,发现白菜疙瘩竟然开出了漂亮的小黄花。
个人分类: 好摄之图|2429 次阅读|0 个评论
2018,所有绿豆都开花
ncepuztf 2018-1-15 22:14
我的新年寄语: 2018 ,所有梦想都开花! 最近,我拿了豆浆机,准备做个绿豆沙! 可是先前母亲给拿的绿豆不知道放在哪里了。 今天晚饭,忽然发现馒头上有个小飞虫在爬, 刚掐死,发现胳膊上也趴着一只,感觉到问题的严重性, 抬头发现天花板上也到处是,再顺着看到墙角, 发现一包东西上密密匝匝,才意识到我的绿豆变飞虫了, 哈哈, 我的绿豆开花飞舞! 消灭这种东西可是个艰巨的任务,先把绿豆拿出门外, 用扫帚往簸箕里扫,然后装塑料袋密封,折腾半天搞不定,飞得到处都是, 转眼看见角落里的吸尘器,干这个正合适,一阵狂吸,所剩无几, 剩余任其自生自灭。 2018 第一战,胜利! 尤其重要的是: 吃饭时和老婆斗嘴,她说现在买米买面搬煤气罐都不需要了, 都管送货上门,要你们男人干啥?还整天BB。 我也感觉我在家的地位直线下降,自从工资卡被收后,更是不受待见了! 现在终于找到原因。 这个突然出现的飞虫救了我,我的形象忽然又在她眼里高大起来。 她改口说 需要我需要的不要不要的! 女人真是善变啊! 【小常识】绿豆虫学名象甲,俗名油子。一种专门吃绿豆,或者红豆,黑豆等豆类的黑色小虫。如将买来的绿豆放到冰箱冷冻室冻几天,以后就不会再生虫了。也可把绿豆灌入空的矿泉水瓶子里,旋紧盖子,放多久都是很新鲜的,更不会长虫。 【小经验】吸尘器比扫地机有用。扫地机更像个玩具,扫不干净,工作时间长,噪音大,价格还比较贵。吸尘器便宜,除尘效果好,边角缝隙一吸了之。
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我要上PC”—小麦领域Plant Cell上论文合辑(四)
mashengwei 2017-12-18 21:23
编者按: 尽管近两年的IF不是很理想,Plant Cell(下简称PC)无疑仍是也将会继续是植物学研究的殿堂级期刊。从11月28日小编推送PC上小麦种子萌发/休眠的QTL文章开始,接下来每周周二,我们会将2005年以后在PC上发表的小麦领域研究论文进行逐一梳理和推送,以飨读者。需要特别指出的是,本合辑题为“我要上PC”,是比照“我要上春晚”而诙谐命名;由于对研究内容要求较系统、文章发表要求较高和审稿机制较严格,PC上面的文章确实值得深入学习;但我们公众号倡导大家把更多的目光放在学习这些文章的思路、内容和意义上,而不是只看重和崇拜高影响因子 _ 。 今天给大家推送的是2007年在PC上发表的 “Genetic and Epigenetic Alteration among Three Homoeologous Genes of a Class E MADS Box Gene in Hexaploid Wheat”,通讯作者是日本福井县立大学(Fukui Prefectural University)的Koji Murai。通过文献检索,该课题组一直从事小麦花器官发育相关的研究,包括寻找 VRN1 上游的调控基因。日本福井县立大学小编不是很熟悉,但通过网上信息,该校建立于1992年,全球排名也很一般;即使这样,也可以做出这么漂亮的工作,值得我们-尤其是就职于地方普通大学的科研工作者学习。说这篇文章里的研究工作漂亮,并不只是因为它发表在PC,而是这篇文章的研究思路引领了近几年小麦功能基因研究的一个小趋势。 小麦功能基因的挖掘,常规就是两种方法,一种是正向图位克隆,另一种是同源克隆。本研究围绕花器官发育,在小麦中同源克隆了两个(组)之前在拟南芥和水稻中证明参与花发育过程的E族MADS Box基因: TaWSEP 和 TaWLHS1 。 通过比对两个基因位于A,B和D上的部分同源基因(Homoeologs),发现 TaWSEP 的三个拷贝没有明显的差异;而 TaWLHS1 - A 由于基因组序列中的一段3500bp左右片段的插入而丢失了MADS Box蛋白中MIKC结构域。进一步利用祖先种小麦进行该基因的克隆,发现这个插入片段在二倍体祖先种和四倍体野生种中都不存在,暗示这个基因插入片段是小麦驯化过程中产生的。通过酵母双杂交实验,证实这个插入片段的存在,使得TaWLHS1-A蛋白无法与WAP3等蛋白互作。同时将 TaWLHS1 的三个拷贝在拟南芥中异源表达, TaWLHS1-B 和 TaWLHS1-D 的表达系会产生早花的表型,而 TaWLHS1-A 的表型与Col-0一样。综上所述,驯化过程中的片段插入事件导致TaWLHS1-A丧失了相关的功能。 这还没完,进一步对 TaWSEP 和 TaWLHS1 分别的三个拷贝进行表达分析,发现 TaWSEP 的三个拷贝没有明显的差异;而 TaWLHS1-B 的表达明显低于 TaWLHS1-A 和 TaWLHS1-D 。通过比较各种倍性的小麦遗传材料,发现 TaWLHS1-B 只在六倍体小麦中低表达,说明这个基因是在小麦形成的第二次自然杂交过程中表达被抑制掉。进一步作者证明 TaWLHS1-B 的低表达与其5’区的高甲基化有关。 这篇文章是研究小麦A,B和D部分同源基因之间差异的经典之作。这之后,具有类似研究思路的文章大量发表(读者都读过哪篇,欢迎在留言区留言~)。当然,绝不是说这一篇就是这个研究主题的开山之作。总得来说,这篇文章给我们以下启示: 首先,同源克隆的工作很多小麦研究者都在做,但是同源克隆不是去重复拟南芥、水稻中的工作,要找到小麦的特色。 其次,这篇文章中看似亮点都在 TaWLHS1 ,但是 TaWSEP 的工作对于这篇文章、这个研究的完整性是必不可少的。为什么呢?欢迎留言。 欢迎关注“ 小麦研究联盟 ”,了解小麦新进展
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