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中国农业科学|浙江大学关亚静课题组揭示OsFWL3对水稻金属离子转运和积累的调控作用

已有 525 次阅读 2024-11-22 11:34 |个人分类:论文|系统分类:论文交流

中国农业科学|浙江大学关亚静课题组揭示OsFWL3对水稻金属离子转运和积累的调控作用

水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的主食之一,养活世界一半以上人口,然而随着全球人口的不断增加,工业化进程加快,工业垃圾和废水的过度排放导致土壤中有毒重金属积累,严重影响水稻质量和产量。重金属如锌(Zn)、锰(Mn)、铁(Fe)、铜(Cu)和钴(Co)等是植物生长发育所必需的金属元素,也是人体必需的微量元素。其中,Zn和Mn是许多酶的辅因子,参与蛋白质和碳水化合物的合成,调节光合作用,过量或缺乏都会影响植物的生长。此外,镉(Cd)、铅(Pb)等重金属是植物生长的非必需重金属,且Cd是土壤中毒性最大的污染物之一,严重影响植物的生长和发育,大大降低作物产量,并且易在农作物中积累影响人类健康。因此,保持作物中微量金属元素的平衡,减少有毒重金属的积累是改善作物品质、保证食品安全的关键。

近期,浙江大学关亚静课题组题为“OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究《中国农业科学》2024年第57卷21期正式发表。

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通过生物信息学方法,分析OsFWLs家族基因概况、基因组结构及系统进化树,并预测OsFWL3的时空表达分析。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,获得2个Osfwl3敲除株系,在苗期和灌浆期进行ZnSO4处理,分析处理后的幼苗和籽粒表型,测定Zn等金属元素含量变化,探究OsFWL3对Zn等金属离子转运和积累的影响。

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水稻OsFWL3及FWL基因家族生物信息学分析

结果显示,OsFWLs家族基因功能存在一定程度的相似性。OsFWL3在花药和圆锥花序中高表达,暗示其与水稻生殖发育密切相关,突变体Osfwl3的一级枝梗数显著增多,其种子在长度、厚度和百粒重方面显著大于WT。

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OsFWL3调控水稻植株生长和籽粒大小

同时,OsFWL3影响水稻幼苗和籽粒中Zn等金属离子的含量和分布,OsFWL3缺失影响Zn、Cd、Mn从植株地下部向地上部、穗下部向穗中部以及稃壳向糙米的竞争性转运。

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OsFWL3影响水稻苗期Zn等金属离子的积累和转运

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OsFWL3影响水稻灌浆期Zn等金属元素的积累和转运

综上,OsFWL3影响水稻籽粒及植株中Zn等金属元素的积累和转运,对水稻植株生长发育和籽粒大小均起重要调控作用。

该研究获得海南省自然科学基金(322CXTD522)、三亚崖州湾科技城博士研究生科研创新基金(HSPHDSRF-2023-04-017)、苏州市农业科技创新项目(SNG2022063)的资助。

论文链接:

OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究

引用本文:

刘苡含, 牟青山, 贺响, 陈敏, 胡晋, 关亚静. OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4161-4174.

LIU YiHan, MU QingShan, HE Xiang, CHEN Min, HU Jin, GUAN YaJing. Study on the Involvement ofOsFWL3 in the Regulation of Metal Ion Transport and Accumulation in Rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(21): 4161-4174.



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