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科学网[转载]二型花柱分子调控机制研究新希望

2019-08-02 23:53  作者:澳门银河赌城官网 点击:次 

复杂的花部结构和多样的繁育系统是被子植物区别于其它植物类群的重要特征,也是其成为地球上最成功的植物类群的关键因素。长期以来, 澳门银河赌网会员,繁育系统的进化与适应机制是植物生物学与进化生物学研究的焦点。二型花柱Distyly是一种由遗传因素控制的花型多态现象,即同一种植物包含长花柱和短花柱两种花型的个体。目前在20余科的被子植物中发现了二型花柱。这一特殊的繁育系统式样早在达尔文时期就已引起研究者的广泛关注,由于其性状明显、遗传基础明确,是研究重要繁殖性状进化及其基因调控的理想体系。

报春花科(Primulaceae)是二型花柱研究的经典模式类群。基于遗传学实验,研究者曾提出二型花柱发育调控的“S-locus”超基因模型(diallelic supergene model)。近年在Primula vulgaris的研究发现,S位点的两个基因,CYP(CYP734A50)GLO与花柱长度和花药高度的控制密切相关;同时其上下游的一些基因可能也参与了调控。然而目前S位点影响的基因表达和相关代谢通路还基本处于未知状态。最近,张奠湘课题组的赵中涛和罗中莱等研究人员以我国西南地区分布的迎阳报春(P. oreodoxa)为材料,结合RNA二代测序技术和共表达网络分析(WGCNA),首次揭示了二型花柱发育过程中分子调控的复杂性,,并发现了参与控制花柱发育的新的关键候选基因。分析结果表明,一些参与植物激素信号通路的重要转录因子与CYP734A50在共表达模块中密切相联。本研究成果不仅为研究二型花柱的分子机制提供了新的视角,对于进一步探索花柱异型性的进化意义和生物学功能同样具有重要科学价值。

研究结果以“Global transcriptome and gene co-expression network analyses on the development of distyly in Primula oreodoxa”为题发表在Nature出版集团旗下的遗传学经典刊物Heredity (作者:赵中涛,罗中莱,袁帅,梅丽娜,张奠湘)。论文连接:https://www.nature.com/articles/s41437-019-0250-y


1:迎阳报春(Primula oreodoxa)长柱花(左图)与短柱花(右图)。

2:模块与性状(花柱长度)相关性(A)及GO term 富集分析(BC)。

3:柱长发育调节关键基因CYP734A50的共表达网络分析。A. CYP734A50直接或间接相联的基因,包括转录因子(红色)、生长素(Auxin)代谢相关基因(绿色)、油菜素内酯(brassinosteroids)代谢相关基因(黄色)、细胞分裂素(cytokinin)代谢相关基因(深蓝色)及赤霉素(gibberellin)代谢相关基因(紫色)。B. CYP734A50直接相联的基因。