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Nature Communications:玉米WUS1的结构变异导致花序发育异常

已有 2097 次阅读 2021-4-25 09:31 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Structural variation at the maize WUSCHEL1 locus alters stem cell organization in inflorescences

第一作者Zongliang Chen

第一单位罗格斯大学

通讯作者Andrea Gallavotti


 Abstract 


大背景Structural variation in plant genomes is a significant driver of phenotypic variability in traits important for the domestication and productivity of crop species. 


小背景:Among these are traits that depend on functional meristems, populations of stem cells maintained by the CLAVATA-WUSCHEL (CLV-WUS) negative feedback-loop that controls the expression of the WUS homeobox transcription factor. 


提出问题:WUS function and impact on maize development and yield remain largely unexplored.


主要发现:Here we show that the maize dominant Barren inflorescence3 (Bif3mutant harbors a tandem duplicated copy of the ZmWUS1 gene, ZmWUS1-B, whose novel promoter enhances transcription in a ring-like pattern. 


结果1-ZmWUS1-B过表达原因:Overexpression of ZmWUS1-B is due to multimerized binding sites for type-B RESPONSE REGULATORs (RRs), key transcription factors in cytokinin signaling. 


结果2-Bif3表型的分子机制:Hypersensitivity to cytokinin causes stem cell overproliferation and major rearrangements of Bif3 inflorescence meristems, leading to the formation of ball-shaped ears and severely affecting productivity. 


结论:These findings establish ZmWUS1 as an essential meristem size regulator in maize and highlight the striking effect of cis-regulatory variation on a key developmental program.

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 摘 要 


植物基因组的结构变异是驱动作物驯化和产量相关性状表型变异的重要因素。其中就包括依赖于功能性分生组织的性状,而植物的分生组织是一群干细胞,这类干细胞由CLV-WUS组成的负反馈环调控WUS转录因子的表达以维持。玉米中,WUS的功能以及对于玉米发育和产量的影响在很大程度上还是未知的。本文中,作者鉴定了一个显性不育花序突变体Bif3,该突变体中存在一个ZmWUS1基因的串联重复拷贝,即ZmWUS1-B基因,而该基因有一个新型启动子,能够以ring-like模式增强该基因的转录。ZmWUS1-B基因的过表达是由于RRs的多聚结合位点引起的,而RRs是细胞分裂素信号传导的关键转录因子。Bif3突变体对细胞分裂素的超敏反应导致其干细胞过度增殖,并且花序分生组织发生重排,最终导致球形穗的形成,严重影响产量。本文的研究说明ZmWUS1基因是玉米分生组织大小的重要调控因子,并揭示了顺式调控变异对关键发育进程的显著影响。


 通讯作者 

** Andrea Gallavotti **


个人简介:

1998-2000年,米兰大学,学士;

2000-2003年,米兰大学,博士


研究方向植物株型结构的调控机制


doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-22699-8


Journal: Nature Communications

Published date: Apr 22, 2021



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