中國農(nóng)業(yè)科學院作科所揭示小麥次生根起始的分子機制

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團隊研究揭示了 TaMOR 基因調(diào)節(jié)小麥次生根起始的分子機制，并開發(fā)分子標記，確定了其與株高、根干重相關的優(yōu)異單倍型，明晰了不同單倍型根干重差異的分子機理。12月10日，相關研究在 Plant Biotechnology Journal 上發(fā)表。

 

　　據(jù)景蕊蓮介紹，優(yōu)化根系結構有利于增強水分和養(yǎng)分的利用效率，提高作物耐逆性和產(chǎn)量。然而由于小麥的須根系深埋于地下，缺乏便捷高效的田間根系鑒定方法，目前關于調(diào)節(jié)小麥根系發(fā)育的分子機制及其相關基因在育種改良中的應用研究較為滯后。次生根是須根系作物根系的重要組成部分，鑒定小麥次生根發(fā)育相關基因并解析其分子機制，挖掘其在育種改良中的應用潛力，對于增強耐逆性提高產(chǎn)量具有重要意義。

 

　　該團隊構建了 TaMOR 過表達和CRISPR/Cas9基因編輯純合小麥材料，通過幼苗期和拔節(jié)期根系表型鑒定及根基部的切片觀察發(fā)現(xiàn) TaMOR 對小麥次生根的起始具有決定性作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)TaMOR調(diào)節(jié)已知根系發(fā)育相關基因及生長素信號、代謝和運輸基因的表達，并與生長素應答因子ARF5互作激活生長素運輸基因表達。此外，對 TaMOR 的序列多態(tài)性分析顯示， TaMOR-B 啟動子區(qū)一個159 bp的MITE插入與灌漿期根干重和多種環(huán)境下的株高顯著相關，深入解析發(fā)現(xiàn)該MITE的插入導致附近區(qū)域DNA高度甲基化和 TaMOR-B 表達量的下降，從而使根數(shù)目和根干重降低。該研究不僅為解析小麥根系發(fā)育的分子機制提供了新的思路，還為小麥根系結構的遺傳改良提供理論基礎和優(yōu)異基因資源。

 

　　作科所李超男助理研究員、王景一副研究員和李龍助理研究員為該論文的共同第一作者，毛新國副研究員和景蕊蓮研究員為該論文的共同通訊作者。該工作得到國家重點研發(fā)計劃項目和中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.13765