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科研人员揭示小麦次生根起始的分子机制

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  近日,中国农业科学院作物科学研究所小麦基因资源发掘与利用创新团队研究揭示了 TaMOR 基因调节小麦次生根起始的分子机制,并开发分子标记,确定了其与株高、根干重相关的优异单倍型,明晰了不同单倍型根干重差异的分子机理。12月10日,相关研究在《植物生物技术杂志( Plant Biotechnology Journal )》上发表。

  

  据景蕊莲研究员介绍,优化根系结构有利于增强水分和养分的利用效率,提高作物耐逆性和产量。然而由于小麦的须根系深埋于地下,缺乏便捷高效的田间根系鉴定方法,目前相关研究较为滞后。次生根是须根系作物根系的重要组成部分,鉴定小麦次生根发育相关基因并解析其分子机制,挖掘其在育种改良中的应用潜力,对于增强小麦耐逆性、提高小麦产量具有重要意义。

  该团队构建了 TaMOR 过表达和CRISPR/Cas9基因编辑纯合小麦材料,通过幼苗期和拔节期根系表型鉴定及根基部的切片观察,发现 TaMOR 对小麦次生根的起始具有决定性作用。进一步研究发现,TaMOR调节已知根系发育相关基因及生长素信号、代谢和运输基因的表达,并与生长素应答因子ARF5互作,激活生长素运输基因表达。此外,对 TaMOR 的序列多态性分析显示, TaMOR-B 启动子区一个159 bp的MITE插入与灌浆期根干重和多种环境下的株高显著相关,深入解析发现该MITE的插入导致附近区域DNA高度甲基化和 TaMOR-B 表达量的下降,从而使根数目和根干重降低。该研究不仅为解析小麦根系发育的分子机制提供了新的思路,还为小麦根系结构的遗传改良提供理论基础和优异基因资源。

  该研究得到国家重点研发计划等项目资助。

  原文链接:https://doi.org/10.1111/pbi.13765

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