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JIPB:水稻移栽后返青的关键基因

已有 756 次阅读 2018-4-9 12:20 |个人分类:Life Science|系统分类:论文交流

滕胜课题组发现水稻移栽后返青的关键基因

TSC1 enables plastid development under dark conditions, contributing to rice adaptation to transplantation shock

Xiaoliang Shi1†, Sunlu Chen1†, Yu Peng1, Yufeng Wang1, Jiugeng Chen2, Zhanghua Hu3, Baohe Wang4, Aihong Li4, Daiyin Chao2, Yuhong Li4 and Sheng Teng1

1.Laboratory of Photosynthesis and Environmental Biology, CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Shanghai Institute of Plant Physiology and Ecology, Chinese Academy of Science, Shanghai 200032, China

2.National Key Laboratory of Plant Molecular Genetics, CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Shanghai Institute of Plant Physiology and Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China

3.Institute of Virology and Biotechnology, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China

4.Rice Breeding Center, Lixiahe Agricultural Research Institute of Jiangsu Province, Yangzhou 225007, China  

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      “TSC1 enables plastid development under dark conditions, contributing to rice adaptation to transplantation shock”是来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心/上海植物生理生态研究所滕胜课题组的研究论文。该研究利用一个移栽敏感的水稻白叶突变体tsc1(transplantsensitivechloroplast-deficient),发现了ABC转运蛋白TSC1是黑暗条件下水稻黄化质体发育的关键因子,对水稻移栽后返青具有极其重要的作用。该研究不仅加深了对植物叶绿体发育的认识,也为改良水稻的移栽恢复性提供了新的理论依据。

      育秧移栽是水稻的主要栽培模式,至今已有两千多年的历史。水稻秧苗移栽会造成根系损伤,导致生长停滞、部分叶片发黄等一系列生理表型,然后再逐渐恢复返青,目前尚不清楚是否存在其他的移栽效应以及移栽反应和返青的分子机制。

      该研究发现了一个移栽敏感的水稻白叶突变体tsc1,其在移栽后发育出白化叶片,但随后又发育出正常叶片。深入研究发现,不是移栽过程中根系受到的损伤,而是移栽后叶原基和幼叶遭到的光照剥夺,引起了突变体黄化质体的发育异常,最终导致移栽敏感白化表型。

      通过图位克隆发现,TSC1编码一个非典型ABC转运蛋白,该蛋白定位于质体,负责金属离子的转运,其转录水平受移栽的诱导。TSC1的功能异常导致叶片中铁离子水平下降而铜离子水平上升。叶片发育的P4阶段早期是TSC1保障黄化质体中原片层体形成的关键时期,而且TSC1的功能不依赖于已知的光信号途径。

      该研究首次发现了新的移栽效应——叶原基和幼叶的光照剥夺,并首次鉴定到一个重要的相关基因TSC1,该基因虽然不影响光照条件下叶绿体的发育,但在黑暗条件下能确保黄化质体的正常发育,并保障水稻在移栽后能正常返青。

      该项研究由中国科学院分子植物科学卓越创新中心/上海植物生理生态研究所滕胜课题组、晁代印课题组和江苏里下河地区农业科学研究所李育红博士等人合作完成,滕胜研究员和李育红博士为论文的共同通讯作者,史晓亮博士和陈孙禄博士为共同第一作者。浙江省农业科学院病毒学与生物技术研究所也参与了部分工作。该研究得到国家重点研发专项、农业部转基因生物新品种培育重大专项和国家自然科学基金委的项目资助。

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关于JIPB

Journal of Integrative Plant Biology由中国科学院主管、中国科学院植物研究所和中国植物学会共同主办,Wiley出版。发表植物生物学研究领域有创新性的重要的研究论文、特邀综述、简文、新技术文章和评论性文章。主要栏目有:细胞与发育生物学、功能组学和系统生物学、代谢与生物化学、分子生理学、植物与环境的相互作用、分子生态与进化、植物生殖生物学。




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