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新研究发现木本植物成花素通过嫁接促进开花的效率取决于接穗的长短

作者:     编辑:宣传部     来源:中国科技网   发表于: 2021-09-28 08:45  点击:

http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-09/27/content_1222519.shtml

科技日报记者 张盖伦

植物基因编码的蛋白质FT也称为成花素(florigen),在植物成花诱导过程中发挥重要调控作用。最近,有研究发现中木本植物小桐子(Jatropha curcas)的成花素(JcFT)可以通过嫁接进行运输,其促进开花的效率取决于接穗的长短。

该研究由中国科学院西双版纳热带植物园能源植物分子育种研究组唐明勇博士等人与广西大学林学院及亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室的徐増富教授合作完成。

该研究利用了前期获得的一种极度早花的转基因小桐子,是由拟南芥韧皮部特异表达启动子AtSUC2驱动JcFT 超量表达获得的。以此超量表达JcFT的转基因小桐子作为砧木,分别用非转基因的小桐子及其同一个属的其它4种植物,包括棉叶膏桐(J. gossypipifolia)、日日樱(J. integerrima)、珊瑚花(J. multifidia)和佛肚树(J. podagrica)作为接穗,进行嫁接实验。结果显示几乎所有嫁接植株的接穗都能在嫁接后1-2个月内开花(图1),表明与一年生植物中的情况类似,成花素在木本植物中也可以通过嫁接进行运输并具有促进接穗开花的功能。但是随着接穗长度的增加,开花植株所占比例和开花次数均降低。

该研究还发现,超量表达JcFT的砧木能够通过运输FT的方式,互补通过RNA干扰(RNAi)策略沉默JcFT基因获得超过8年未开花的植株表型变化。蛋白质免疫印迹(Western blot)检测结果显示:随着接穗顶芽与砧木之间距离的增加JcFT蛋白质丰度逐渐降低,当接穗长度超过1米后,JcFT-RNAi接穗不能再开花,同时在接穗顶芽中也几乎检测不到从砧木运输的JcFT蛋白。这表明,多年生木本植物中成花素也可以通过嫁接运输促进接穗的成花转变,但转运到接穗顶芽中的成花素蛋白质量随着运输距离的增加而减少,其促进开花的效率取决于接穗的长短。

以前有关木本植物中通过嫁接转运成花素、诱导接穗开花的研究,之所以出现相互矛盾的结果,其中一个很重要的原因很可能是由于不同的研究人员采用的接穗长短不一致。

上述研究成果以Efficiency ofgraft-transmitted JcFTforfloral inductioninwoody perennial speciesof theJatrophagenus depends ontransport distance为题近日在线发表于林学领域知名国际学术期刊Tree Physiology上(https://doi.org/10.1093/treephys/tpab116 )。 该研究不仅有助于解决以往有关木本植物中成花素嫁接运输研究结果之间的相互矛盾问题,还提供了一种加速多年生植物育种过程的策略,即利用超量表达成花素基因的转基因植物作为砧木,在控制接穗长度的前提下嫁接同一个物种或亲缘关系较近物种的非转基因育种材料,加速开花、从而缩短林木育种周期。

 

编辑:宣传部

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