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“千人计划”陈增建团队揭示水稻种子大小变化的机制

2017-12-22来源:农学院作者:叶文雪

近日,植物学领域的主要国际学术期刊《Molecular Plant》(2016年影响因子8.827)在线发表了我校“千人计划”陈增建教授团队的最新研究成果,论文题目为《Rice Interploidy Crosses Disrupt Epigenetic Regulation, Gene Expression, and Seed Development》,我校农学院王丽梅博士、袁静娅博士后为共同第一作者,陈增建教授为通讯作者,马玉杰,焦武,叶文雪,杨东雷,扬州大学裔传灯副教授参与了该研究工作。

种子大小与农作物产量直接相关。禾谷类作物的种子大小由胚乳发育决定。胚乳中包含二个母本与一个父本基因组2m:1p (m表示母本基因组,p表示父本基因组),当这个比例被打乱时,种子发育异常、败育。本研究利用二倍体(2X)及其同源四倍体(4X)水稻为材料,配置倍性间正反交杂交组合(2X4或4X2,母本在前,父本在后),通过转录组与小RNA的高通量测序技术,分析了水稻倍性间杂交种基因与小RNA表达的差异:发现倍性间杂交种胚乳内大量基因和小RNA非加性表达,倍性间杂交也扰乱了印记基因的表达,其中部分与24核苷酸的小干扰RNA相关;此外,与DNA甲基化(CG与CHG)有关的基因(MET1b、CMT3a),以及某些PRC2复合体成员的基因(CLF、FIE2),在2X4杂交组合中上调,但在4X2组合中下调,可能产生正、反交中不同的胚乳发育异常。在正、反交组合中,胚乳偏向表达的基因以及淀粉、贮藏蛋白代谢基因都下调表达,造成胚乳发育异常。本研究进一步用CRISPR/cas9基因编辑技术,证明了在水稻中,胚乳偏向表达的基因(WOX2L)调控淀粉和蛋白质量的积累,从而影响胚乳发育。本研究从全基因组分析出发,结合基因功能的验证,阐述了水稻倍性间杂交导致种子异常发育的重要分子机制。

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205217303763。


编辑:陈洁 石松

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