鑒定了與擁擠脅迫相關(guān)的甜玉米基因
在高密度或擁擠的種群中種植的植物通常比繁殖更多地投入生長(zhǎng)和維持。例如,開花可能會(huì)延遲,因?yàn)橹参锓峙滟Y源以增長(zhǎng),并逃避光的競(jìng)爭(zhēng)。在一些品種的甜玉米中觀察到這種對(duì)擁擠脅迫的敏感性,但是其他品種表現(xiàn)出更高的耐受性,即使在擁擠的條件下也能產(chǎn)生高產(chǎn)量。伊利諾伊大學(xué)和美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局最近的一項(xiàng)研究試圖揭示甜玉米擁擠耐受的遺傳機(jī)制。
“我們?cè)噲D找到能夠區(qū)分甜玉米雜交種的基因,這些基因可以在擁擠的壓力下產(chǎn)生更高的產(chǎn)量,而在相同的生長(zhǎng)條件下,產(chǎn)量較低的雜交種可以產(chǎn)生更高的產(chǎn)量,”I作物科學(xué)研究員Eunsoo Choe解釋說。
Choe和她的團(tuán)隊(duì)測(cè)量了在擁擠壓力下高產(chǎn)和低產(chǎn)雜交種的可觀察或表型特征; 這些包括已知與擁擠壓力相關(guān)的特征,例如植物高度,葉面積和成熟時(shí)間。還測(cè)量了其他性狀,例如產(chǎn)量,籽粒質(zhì)量,籽粒含水量和填充百分比。最后,該團(tuán)隊(duì)從植物中提取遺傳物質(zhì),以探索基因表達(dá)模式和測(cè)量性狀之間的相關(guān)性。
“我們?cè)趽頂D的壓力下發(fā)現(xiàn)了與產(chǎn)量相關(guān)的基因簇,”Choe說。
雖然基因表達(dá)模式表明每種雜種都利用獨(dú)特的機(jī)制來耐受擁擠應(yīng)激,但研究人員確實(shí)證實(shí)了六種雜交種的產(chǎn)量反應(yīng)的共同遺傳基礎(chǔ)。低產(chǎn)雜交種具有與各種脅迫響應(yīng)相關(guān)的基因活性,而高產(chǎn)雜交種利用與碳水化合物積累更直接相關(guān)的基因活動(dòng)。
Choe說,參與細(xì)胞生長(zhǎng)的基因在低產(chǎn)雜交種中很普遍; 這些基因可能是擠壓脅迫下延遲開花的原因。相反,與高碳水化合物代謝相關(guān)的基因在高產(chǎn)雜種中普遍存在; 這些基因可能與擁擠壓力下的產(chǎn)量有關(guān)。
“我們發(fā)現(xiàn)的基因簇在其生物學(xué)功能方面非常廣泛,”Choe指出。“我們的結(jié)果將不得不進(jìn)一步測(cè)試育種者的農(nóng)藝改良。但是將基因庫(kù)縮小到最有可能影響產(chǎn)量的因素是重要的一步。”
PLoS ONE發(fā)表了一篇文章“鑒定參與甜玉米產(chǎn)量的擁擠脅迫耐受共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)” 。美國(guó)農(nóng)業(yè)部ARS和伊利諾伊大學(xué)的生態(tài)學(xué)家Martin Williams以及伊利諾伊大學(xué)的生物信息學(xué)專家Jenny Drnevich也為該論文做出了貢獻(xiàn)。
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