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PNAS:大麦HvAP2L-H5功能缺失突变导致其无限花序转变为类似于小麦的有限花序

已有 2266 次阅读 2021-2-20 10:26 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

INTERMEDIUM-M encodes an HvAP2L-H5 ortholog and is required for inflorescence indeterminacy and spikelet determinacy in barley

第一作者Jinshun Zhong

第一单位德国海因里希海涅大学

通讯作者Maria von Korff


 Abstract 


背景回顾Inflorescence architecture dictates the number of flowers and, ultimately, seeds. The architectural discrepancies between two related cereals, barley and wheat, are controlled by differences in determinacy of inflorescence and spikelet meristems. 


主要研究:Here, we characterize two allelic series of mutations named intermedium-m (int-m) and double seed1 (dub1) that convert barley indeterminate inflorescences into wheat-like determinate inflorescences bearing a multifloreted terminal spikelet and spikelets with additional florets.


结果1-编码基因INT-M/DUB1 encodes an APETALA2-like transcription factor (HvAP2L-H5) that suppresses ectopic and precocious spikelet initiation signals and maintains meristem activity. 


结果2-大麦中基因功能HvAP2L-H5 inhibits the identity shift of an inflorescence meristem (IM) to a terminal spikelet meristem (TSM) in barley. Null mutations in AP2L-5 lead to fewer spikelets per inflorescence but extra florets per spikelet. 


结果3-小麦中基因功能In wheat, prolonged and elevated AP2L-A5 activity in rAP2L-A5 mutants delays but does not suppress the IM−TSM transition. 


假设:We hypothesize that the regulation of AP2L-5 orthologs and downstream genes contributes to the different inflorescence determinacy in barley and wheat


演化保守性:We show that AP2L-5 proteins are evolutionarily conserved in grasses, promote IM activity, and restrict floret number per spikelet. 


结论:This study provides insights into the regulation of spikelet and floret number, and hence grain yield in barley and wheat.


 摘 要 


植物的花序结构决定了花的数量, 从而影响植物种子的数量。大麦和小麦两种作物花序结构上的差异,是由花序和小穗分生组织的确定性差异(有限花序与无限花序)所控制的。本文中,作者鉴定了两个等位基因系列突变,即intermedium-mint-m)和double seed1dub1),能够将大麦的无限花序转变为类似于小麦的有限花序,具有多花的顶生小穗以及有额外小花的小穗。INT-M/DUB1编码一个AP2类转录因子HvAP2L-H5,抑制小穗的异位和过早起始,并维持分生组织活性。在大麦中,HvAP2L-H5抑制花序分生组织(IM)向顶端小穗分生组织(TSM)的转变。AP2L-5的无效突变会导致每朵花序上的小穗更少,但是每个小穗上的小花变多。在小麦中,rAP2L-A5突变体中AP2L-A5活性时间的延长、活性的增加,会导致IM-TSM转变的延迟,但不会抑制该过程。因此,作者假设AP2L-5同源基因及下游基因的调控作用于大麦和小麦中不同的花序类型,即有限花序与无限花序。作者发现禾本科植物AP2L-5蛋白在演化上十分保守,作用于促进花序分生组织活性,限制单个小穗上的小花数量。本文的研究为小穗和小花数量的调控提供了新的视野,从而提高大麦和小麦大的籽粒产量。


 通讯作者 

**Maria von Korff**


个人简介:

2000年,德国拜罗伊特大学,学士;

2001-2005年,德国波恩大学,博士。


研究方向:大麦的干旱适应机制与开花时间调控。


doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2011779118


Journal: PNAS

Published date: Feb 23, 2021



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