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科学家阐明枣树重要园艺性状形成的分子机理

科学家阐明枣树重要园艺性状形成的分子机理
2020年10月24日 10:43 新浪网 作者 数码迷妹

  

  鸡心枣果实着生枣吊状,果实大小与株产量成正相关。赵旭升供图

  

  枣吊长和枣吊叶片数的全基因组关联分析。赵旭升供图

  近日,国际期刊《园艺学研究》在线发表洛阳师范学院教授赵旭升团队的研究成果。该研究创新集成多种实验方法,系统解析了枣果实与枣核形状、枣吊长、枣吊叶片数、枣吊拖刺、含仁率、枣果实成熟后贮藏时间7个重要园艺性状形成的分子机理,为后续解析其他重要园艺性状形成的分子机理和枣树分子育种奠定了基础。

  据悉,枣树是我国重要经济林树种,具有重要的生态、社会和经济价值,特别对于西部干旱、半干旱地区具有举足轻重的地位。枣树起源于中国,且在中国已有7000年的栽培历史。然而由于诸多原因,我国枣树基础研究相对较为薄弱,对于枣树重要园艺性状形成的分子机理仍然知之甚少。

  赵旭升团队完成了350份枣种质重测序,整合全基因组关联分析(GWAS)、选择消除分析、转录组和候选基因的转基因验证等技术进行系统解析。

  赵旭升介绍,枣树的野生果实多为圆形或类圆形,而人工栽培枣树的果实则呈现多种不同的形状,主要包括圆形和长形。

  他们研究发现,位于第3号染色体的一个编码ERF家族的基因ZjFS3可能是重要的果型候选基因。通过在水稻中异源表达该基因,发现超表达株系的粒长和粒型指数(粒长/粒宽比值)均显著增加,这表明ZjFS3是调控果型的一个关键基因。

  论文第一作者郭明欣说,枣吊指枣树的结果枝,每年春天从枣股里边萌发,冬天的时候脱落。这个特性使枣树更容易控制树形和节约管理成本。在驯化过程中,枣树的枣吊长和枣吊叶片数均显著增加。

  研究人员在第8号染色体上发现一个明显的关联信号,进一步分析发现,一个编码铁氧还原蛋白的依赖性谷氨酸合酶基因可能是重要的调控枣吊的候选基因。该基因内部一个非同义SNP的突变,导致编码的氨基酸由亮氨酸突变为异亮氨酸,并构成两种单倍型。其中,单倍型B比A具有更长的枣吊和更多的枣吊叶片数。结果显示,该基因在驯化过程中受到了明显选择。

  该研究还对枣吊拖刺、含仁率和成熟后贮藏的时间等性状进行了遗传解析。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41438-020-0312-6

  来源:中国科学报

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