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昆明植物所發(fā)現(xiàn)薔薇亞科開花素編碼FT基因的獨(dú)特隨機(jī)復(fù)制及功能多樣化

文章來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  |  發(fā)布時(shí)間:2022-03-17  |  作者:蔣曉東  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

   開花素FTFlowering locus T是植物開花基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),在多個(gè)層面調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育。基因復(fù)制是基因功能多樣化的一個(gè)重要機(jī)制?,F(xiàn)有研究表明FT編碼基因的加倍往往會(huì)伴隨功能分化,且已被證明在玉米、水稻等重要作物馴化過程中扮演重要角色,是關(guān)鍵馴化位點(diǎn)之一。薔薇科植物是世界最重要的水果和花卉來(lái)源,開花時(shí)間決定了花果供應(yīng)的質(zhì)、量、時(shí)節(jié)及周期,但薔薇科植物開花時(shí)間調(diào)控機(jī)制研究仍較薄弱。FT基因是薔薇科植物開花研究的重點(diǎn)對(duì)象之一,拷貝數(shù)變異較大,但目前尚缺乏薔薇科植物FT基因功能和演化的系統(tǒng)研究。

  中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物分子遺傳與適應(yīng)”胡金勇專題攻關(guān)組基于二倍體‘無(wú)刺光葉薔薇’基因組,結(jié)合已發(fā)表薔薇科薔薇亞科、蘋果亞科和李亞科的高質(zhì)量基因組,發(fā)現(xiàn)在以月季和草莓等為代表的薔薇亞科植物中FT有一個(gè)獨(dú)特隨機(jī)復(fù)制(圖1)。FT1-like分支為薔薇科物種共有,FT2-like分支僅存于薔薇亞科,說明該分支可能產(chǎn)生于薔薇亞科植物的共同祖先。FT2-like基因上游和下游兩個(gè)基因在薔薇科5個(gè)物種中均有很好共線性,FT2-like基因僅在薔薇亞科的3個(gè)物種中檢測(cè)到,而蘋果Malus domestica、杏Prunus armeniaca)和薔薇科最早分化出來(lái)的仙女木(Dryas)等均沒有,意味著FT2-like的復(fù)制很可能來(lái)自于薔薇亞科植物共同祖先的隨機(jī)復(fù)制,而非古老的全基因組復(fù)制WGD事件。 

  所有已知月季FT基因的研究均圍繞FT2-like展開。RNA-seq和RT-qPCR等分析表明FT1-like基因很可能也參與了開花時(shí)間調(diào)控,這與兩個(gè)FT-like基因的組織特異性表達(dá)和啟動(dòng)子內(nèi)順式作用元件的分布一致。推測(cè)兩FT-like功能分化,其中RwFT1可能參與調(diào)控光周期響應(yīng)及芽休眠等,RwFT2參與了冷響應(yīng)及花發(fā)育等FT-like基因的獨(dú)特復(fù)制為研究人員進(jìn)一步深入探索薔薇科植物開花時(shí)間和習(xí)性多樣性調(diào)控機(jī)制奠定了重要基礎(chǔ),同時(shí)也提出了誰(shuí)是“開花素”之問。 

  近日,相關(guān)研究成果以Rosoideae-specific duplication and functional diversification of FT-like genes in Rosaceae為題在園藝學(xué)頂刊Horticulture Research在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所博士研究生蔣曉東為論文第一作者,胡金勇研究員和云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院李淑斌研究員為論文共同通訊作者,仲米財(cái)和董雪博士參與了部分?jǐn)?shù)據(jù)分析。研究得到了中國(guó)科學(xué)院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDB31000000)、中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所—中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)開放研究項(xiàng)目(E16O9111D1)及云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(202001AS070007)等支持。工作受中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)、昆明植物園俞宏淵、呂元林、郗望、云南省農(nóng)科院唐開學(xué)、植物所趙久霞等人的支持和幫助。 

  文章鏈接

1. 薔薇亞科FT-like基因的獨(dú)特隨機(jī)復(fù)制及功能多樣化

(責(zé)任編輯:李雪)

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