中國農科院景瑞蓮和毛新國團隊鑑定影響小麥根系深度基因

2021-02-24 萊肯生物

根系深度是作物根繫結構的重要組成性狀,在作物生長發育、產量決定和非生物脅迫耐性等方面發揮著重要作用,但影響該性狀的遺傳機制尚不清楚。最近,中國農科院景蕊蓮和毛新國團隊鑑定到一個影響小麥根系深度的基因,該基因啟動子區的轉座子插入降低了小麥根系深度。

研究人員利用小麥660K SNP基因組晶片對323份小麥種質進行了基因分型,並調查了這些材料的根深數據。通過GWAS分析,研究者在孕穗期檢測到TaVSR1-B基因啟動子中125 bp的MITE轉座元件(miniature inverted‐repeat transposable element)與根深性狀存在顯著的相關性。研究者進一步發現,這個MITE元件會通過DNA甲基化和H3K27三甲基化抑制TaVSR1-B基因的表達。轉基因小麥、水稻和tavsr1 TILLING突變體的表型鑑定揭示了TaVSR1-B對根系生長的作用。綜合來看,TaVSR1-B表達增加,根伸長區變短,分生區變長,根深增加。

因此,該研究為揭示小麥根系深度性狀的遺傳調控機制,為小麥根繫結構遺傳改良提供了新的目標。

Plant Biotechnology Journal, 08 February 2021

A transposon in the vacuolar sorting receptor gene TaVSR1-B promoter region is associated with wheat root depth at booting stage

Author

Jingyi Wang, Long Li, Chaonan Li, Xi Yang, Yinghong Xue, Zhi Zhu, Xinguo Mao, Ruilian Jing

National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement/Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, China

Abstract

Root depth, as an important component of root architecture, plays a significant role in growth, grain yield determination and abiotic stress tolerance in crop plants, but its genetic basis remains poorly elucidated. In this study, a panel composed of 323 wheat (Triticum aestivum L.) accessions was assessed for variation in root depth and genotyped with the Wheat 660K SNP Array. GWAS (genome‐wide association study) detected significant association between a 125 bp miniature inverted‐repeat transposable element (MITE) in the promoter of the TaVSR1‐B gene with root depth at the booting stage. We showed that the MITE repressed TaVSR1‐B expression by DNA methylation and H3K27 tri‐methylation. The roles of TaVSR1‐B in root growth were verified by altered expression of the gene in transgenic wheat, rice and a tavsr1 TILLING mutant. Increased TaVSR1‐B expression made the root elongation zone shorter and the differentiation zone longer, leading to deeper root. This work provides novel insight into the genetic basis of variation in root depth and a promising target for genetic improvement of root architecture in wheat.

查看全文請戳下方「閱讀原文」!

相關焦點

  • 中國農科院作科所成功克隆與解析小麥太谷核不育基因Ms2
    ,不受環境條件影響,異交結實率高,是進行小麥輪迴選擇的理想材料。中國農業科學院作物科學研究所自上世紀就開始了對太谷核不育材料的研究,且碩果頻出。作科所劉秉華研究員通過雜交構建了矮稈基因和太谷核不育基因緊密連鎖的矮敗小麥,該材料的利用大大提高了小麥育種效率。「太谷核不育小麥的發現、鑑定與初步利用」於1998年獲得國家科技進步二等獎;「矮敗小麥及其高效育種方法的創建與應用」於2010年獲國家科技進步一等獎。
  • 農科院科研團隊揭示小麥品種基因組演變規律
    新京報訊(記者 周懷宗)隨著分子生物學的發展,育種技術正在從「技術加經驗」的育種模式,轉向基於基因測序的新型育種模式。近日,中國農科院相關課題組發現,小麥育種中,三個亞基因組間存在顯著的育種選擇非對稱性。該現象由中國農業科學院作物科學研究所小麥基因資源發掘與利用創新團隊發現。相關研究成果在線發表在《分子植物》上。
  • 中國農業科學院葉興國團隊在小麥基因編輯體系優化和應用方面取得...
    為了提高利用CRISPR技術編輯小麥目標基因的效率,該實驗室針對CRISPR/Cas9編輯系統,首先利用GUS基因單拷貝整合且無篩選標記的轉基因株係為材料,比較了不同啟動子(OsU6a,TaU3和TaU6)調控sgRNA的編輯效果,以及不同sgRNA靶點數的編輯效果。
  • 我國科學家構建小麥基因定位與基因組研究平臺
    新京報訊(記者 周懷宗)隨著科技的發展,分子生物學、基因組學等在育種中使用的越來越廣泛。近日,一個小麥基因定位與基因組研究平臺—WheatGmap構建成功,該平臺由中國農科院作科所小麥基因資源發掘與利用創新團隊牽頭構建。據介紹,這一成果為高效克隆小麥功能基因提供了一個有效的數據利用、分析和共享平臺。相關研究成果在線發表於《分子植物(Molecular Plant)》。
  • 中國農業科學院葉興國團隊在小麥基因編輯體系優化和應用方面取得可喜進展
    眾所周知,以CRISPR/Cas9為代表的基因編輯技術已逐步成為植物遺傳改良的重要工具,在擬南芥、水稻、玉米等二倍體植物中的應用非常成功,但在小麥中的編輯效率還比較低,應用還不夠廣泛,尤其最新發展的CRISPR/Cpf1和CRISPR/xCas9編輯系統在小麥中還沒有探討,一定程度限制了小麥的遺傳改良。
  • 中國農科院基因組所閆建斌團隊首次鑑定出裸子植物中的性別染色體
    中國農科院基因組所閆建斌團隊首次鑑定出裸子植物中的性別染色體來源目前,銀杏的觀賞價值和保健價值不斷被發掘,包括種質資源保護、育種、苗木等方面,但無法對銀杏雌雄異株進行準確快捷地鑑定限制了其產業化發展。在此基礎上,研究團隊通過組裝鑑定雄株Y染色體特異區域包含的200多個基因(其中包含了4個在雄株組織中特異表達的MADS-box基因及2個PPR基因),開發出了鑑定銀杏雌雄株的分子標記。最後,結合代謝組研究發現雌雄株之間遺傳基礎的差異會導致代謝物質的差異,特別是黃酮類代謝物質兒茶素及表兒茶素在雌雄株葉片中含量差異較為顯著。
  • 西藏半野生小麥基因組結構變異、起源與演化規律和高原適應性機制
    Nature Comm | 中國農業大學研究團隊揭示西藏半野生小麥基因組結構變異、起源與演化規律和高原適應性機制西藏半野生小麥「藏1817」的參照基因組及和中國春參照基因組的比較為了揭示西藏半野生小麥的起源演化,該研究對74份西藏半野生小麥和
  • 中國農科院植保所主持制定的農業行業標準《小麥孢囊線蟲檢測技術...
    近日,全國農業技術推廣服務中心組織召開農業行業標準審定會,由中國農科院植保所主持制定的行業標準《小麥孢囊線蟲檢測技術規程》通過審定。來自全國農業技術推廣服務中心、中國農業大學、浙江大學等項目參加單位和審定專家20多人參加審定會。全國農技中心科技體系處周陽處長主持審定會,植保所科研處處長張禮生研究員出席會議並致辭。
  • 多國合作編纂「小麥字典」:六倍體小麥基因測序完成—新聞—科學網
    8月17日,《科學》在線發布了一項歷時13年的研究:完整版六倍體小麥「中國春」的基因組圖譜。這一成果由國際小麥基因組測序聯盟(IWGSC)牽頭,署名作者來自20餘個國家的70多家機構。 這本「字典」能幹嗎?小麥倒不倒伏、耐不耐旱、種子是大還是小、營養價值高不高,可都和它有關。
  • 梁慧珍等定位24個大豆幼苗期根系性狀基因—新聞—科學網
    河南省農科院梁慧珍等定位24個大豆幼苗期根系性狀基因   本報訊 日前,在國家轉基因重大專項和河南省科技創新傑出人才計劃資助下,河南省農科院研究員梁慧珍等人定位了24個大豆根系相關性狀的QTL(數量性狀座位)位點。
  • 小麥SBP-box基因家族的全基因組鑑定,表徵和表達模式分析
    小麥SBP-box基因家族的全基因組鑑定,表徵和表達模式分析https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7560695/西北農林科技大學農學院 陳新宏團隊摘要
  • 魯非/焦雨鈴團隊合作通過全基因組測序重現小麥「家世」
    中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員魯非和焦雨鈴團隊合作通過對共計414種有代表性的普通小麥和近緣麥類物種進行全基因組的重測序,並結合群體遺傳學分析「重現」了小麥的演化歷史。該研究同時挖掘了小麥的基因組多態性,為跨物種轉移適應性成功以進行作物改良奠定基礎並提供新視角。
  • 兩對小麥分櫱近等基因系的lncRNA鑑定分析
    長鏈非編碼RNA(lncRNA)作為新興的轉錄後調控因子,已在擬南芥、水稻、玉米等多種作物中被廣泛鑑定,可通過順式或反式作用參與植物逆境響應、有性生殖、器官形成等多種生長發育活動。分櫱是小麥生長發育的重要階段,也是產量形成的重要因素,受到包括環境條件、轉錄水平、轉錄後水平等的綜合調控。
  • 【科研新進展】(36)康振生院士團隊在小麥抗旱基因克隆及功能研究...
    近日,植保學院康振生院士團隊在國際期刊Plant Biotechnology Journal在線發表了題為「Regulatory changes in TaSNAC8-6A are associated with drought tolerance in wheat seedlings」的研究論文,揭示了TaSNAC8-6A及其遺傳變異精細調控小麥抗旱性的作用機制
  • 甘肅農科院「會診」小麥黃疸病:3年累計增糧超4億斤
    甘肅農科院「會診」小麥黃疸病:3年累計增糧超4億斤 2018-03-08 14:47:38來源:中國新聞網作者:${中新記者姓名}責任編輯
  • 聽聽中國農科院專家怎麼說
    2021年1月12日,中國農科院召開新聞發布會,介紹我國主要糧食種業發展有關情況。水稻、小麥兩大口糧作物品種已實現完全自給隨著我國農業科技的發展,「十三五」期間我國農作物良種覆蓋率在96%以上;自主選育品種面積佔比超過95%,水稻、小麥兩大口糧作物品種已實現完全自給。良種對糧食增產貢獻率已超過45%。據中國農科院黨組副書記、中國工程院院士吳孔明預測,「十四五」期間,我國良種覆蓋率有望達到97%以上。
  • 小麥基因定位與基因組研究平臺構建
    近日,中國農業科學院作物科學研究所(以下簡稱作科所)小麥基因資源發掘與利用創新團隊牽頭構建了小麥基因定位與基因組研究平臺-WheatGmap(https://www.wheatgmap.org),為高效克隆小麥功能基因提供了一個有效的數據利用、分析和共享平臺。近日,相關研究成果在線發表於《分子植物》。
  • 我科學家攻克小麥赤黴病的關鍵基因
    產量和品質下降的同時,以其為原料製作的食品和飼料更會嚴重威脅人畜健康。」團隊負責人、論文通訊作者、山東農業大學農學院院長孔令讓說。 培育與利用抗病品種是最經濟、有效並環保的選擇。早在半個多世紀之前,中國農業科學工作者就開始了小麥赤黴病的相關研究,但是小麥種質資源中可用的主效抗赤黴病基因非常稀少,因此抗赤黴病育種工作難以取得關鍵性突破。
  • 最全小麥重測序合集:小麥基因組變異聯合資料庫(WheatUnion)
    ,資源共享的傳統,助力全國小麥科研共同體的良性發展,加快我國小麥科研的進展,由河北師範大學  劉西崗  教授建議並聯繫,在中國農業大學  孫其信  教授和  倪中福  教授的關心和大力支持下,中科院遺傳發育所  焦雨鈴  研究員和
  • 小麥育種 「骨幹親本」突破口找到了
    視覺中國供圖 據中國農科院最新消息,該院作物科學研究所小麥基因資源發掘與利用創新團隊,從新中國成立70年來我國育成的3000多個小麥品種中精選145份代表性品種進行重測序,揭示了其基因組重塑和優化的過程,為解析小麥育種「骨幹親本」找到了突破口。