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生物所解析玉米避蔭反應關鍵調控因子的生物學功能

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  近日,中國農業科學院生物技術研究所与華南農業大學合作,揭示玉米在遮荫环境下通过光敏色素信号途径调控植物避荫反应的分子机制,对培育耐密植玉米新品种具有重要意义。相关研究成果在线发表在《植物生理(Plant Physiology)》上。

  增加玉米種植密度是提高玉米單産的有效手段。然而,種植密度過高時,植物被鄰近的植株所遮蔽,綠色組織因爲含有葉綠素總是吸收紅光,透過或反射遠紅光,導致群體中紅光/遠紅光比率下降,從而引發植物的避蔭反應,如增加莖稈的伸長速度來有效地獲取陽光(足夠高而避免被遮光),莖稈變得纖細、易倒伏,對于作物往往伴隨著産量的降低。因此,研究密植條件下玉米響應光信號的避蔭反應機制,使玉米株高降低,對培育耐密植、抗倒伏玉米新品種具有重要意義。

  在许多植物中,已经充分证明了避荫反应中的关键调控因子PIF能够通过光敏色素信号途径重塑植物的表型以响应不断变化的光环境,但在玉米中有哪些PIF基因参与该过程,以及如何参与光敏色素信号途径调控的避荫反应仍不清楚。研究人员发现玉米基因组中共有7个PIF基因,所有ZmPIF蛋白都能与玉米中的phyB互作。在玉米中通过CRISPR/Cas9技术把ZmPIF基因敲除后产生的Zmpif突变体在黑暗生长条件下,其中胚轴伸长受到严重抑制。而且,Zmpif突变体能够减弱对模拟遮荫处理的株高伸长反应,从而抑制植物遮荫时的过快生长,最终达到降低株高的目的。(通讯员 崔艳)

  原文鏈接:http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/07/26/pp.19.00239

 

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