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玉米G蛋白可同时调控发育及免疫机制

玉米中G蛋白的丢失影响玉米花序分生组织的发育。吴清玉玉米综合产量的提高取决于株型的优化和抗病性的提高,二者往往是对立的。因此,确定控制发育信号和免疫信号的关键调节机制以最大限度地提高生产率非常重要。12月18日,美国《国家科学院院刊》 (PNAS)公布了中国农业科学院农业资源与农业区划研究所(以下简称资源区划研究所)的最新成果,分析了玉米信号开关分子G蛋白对发育和免疫信号的双重调控机制,为平衡发育和免疫应答,提高玉米综合产量提供了重要的理论依据。

玉米不仅是中国和世界的重要作物,也是遗传学和发育生物学研究的模范植物。论文第一作者、资源规划研究所土壤-植物相互作用小组研究员吴清玉介绍说,以前的研究结果表明,G蛋白作为一种重要的信号转换分子,在植物分生组织的发育中起着重要的调控作用,分生组织的程序化发育决定了玉米穗的形状,但其分子调控机制仍需进一步分析。尤其是g。亚基,由于单子叶植物基因敲除的致死表型,不能深入分析,成为一个研究难点。

吴清玉与山东大学的徐芳教授和美国冷泉港实验室的大卫杰克逊教授合作鉴定了G7?突变死亡不是由特定的发育停滞引起的,而是由免疫过度反应引起的。吴清玉解释说,植物像人类一样依赖免疫系统来抵御疾病入侵。研究植物免疫系统的过度反应有助于理解植物的免疫过程,从而有助于提高抗病性。

通过遗传多样性筛选,研究人员鉴定出自身免疫反应弱、发育表型强的玉米Gβ等位基因,使玉米Gβ?突变体在特定的遗传背景下“复活”,并首次显示其发育表型,突破了以往研究的瓶颈。通过相关分析,研究人员发现该基因与玉米穗行数这一重要农艺性状有显着相关性。

”抗病需要免疫信号,而增产需要发育信号。玉米?亚基同时调节分生组织的发育和免疫信号的传递。操纵这一基因可以优化产量和抗病性之间的平衡,从而提高作物产量。”吴清玉说。

该研究得到了个转基因生物新品种、国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新项目的支持。

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