A common wild rice-derived BOC1 allele reduces callus browning in indica rice transformation

First author: Kun Zhang; Affiliations:  China Agricultural University (中国农业大学): Beijing, China

Corresponding author: Yongcai Fu

Callus browning, a common trait derived from the indica rice cultivar (Oryza sativa L.), is a challenge to transformation regeneration. Here, we report the map-based cloning of BROWNING OF CALLUS1 (BOC1) using a population derived from crossing Teqing, an elite indica subspecies exhibiting callus browning, and Yuanjiang, a common wild rice accession (Oryza rufipogon Griff.) that is less susceptible to callus browning. We show that BOC1 encodes a SIMILAR TO RADICAL-INDUCED CELL DEATH ONE (SRO) protein. Callus browning can be reduced by appropriate upregulation of BOC1, which consequently improves the genetic transformation efficiency. The presence of a Tourist-like miniature inverted-repeat transposable element (TouristMITE) specific to wild rice in the promoter of BOC1 increases the expression of BOC1 in callus. BOC1 may decrease cell senescence and death caused by oxidative stress. Our study provides a gene target for improving tissue culturability and genetic transformation.

愈伤褐化是籼稻栽培种诱导形成的愈伤组织的共同现象，同时也是遗传转化时的一项挑战。本文中，作者基于一个愈伤易被褐化的籼稻栽培种Teqing和一个愈伤不易被褐化的普通野生稻Yuanjiang杂交形成的群体，通过图位克隆的方法克隆到了一个影响籼稻愈伤褐化的基因BOC1。作者发现BOC1基因编码一个SRO蛋白。通过适当的上调BOC1基因的表达能够减少愈伤的褐化，从而能够提高遗传转化的效率。在野生水稻BOC1基因启动子区存在一个Tourist类的微型反向重复转座元件MITE，该重复序列能够提升BOC1基因在愈伤中的表达。BOC1基因可能作用于减少由氧化应激引起的细胞衰老和死亡。本文的研究为水稻的组织培养和遗传转化改良提供了一个潜在的基因靶标。

通讯：付永彩（http://cab.cau.edu.cn/art/2017/6/9/art_27217_49.html）

个人简介：1981-1985年，吉林农业大学，学士；1987-1990年，东北农业大学，硕士；1995-1998年，中国农业大学，博士；1998-2000年，中国农科院植物保护研究所，博士后。

研究方向：水稻基因工程及分子育种。

doi: https://doi.org/10.1038/s41467-019-14265-0

Journal: Nature Communications

Published date: January 23, 2020