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【文献解读】Nature Genetics番茄QTL-seq

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浏览:- 发布日期:2016-12-22 09:13:19【

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上周小编为大家放送了一篇茶树BSR的欧易客户文章解读(点击阅读:欧易客户文章放送:茶树BSR --- 2016 茶树BSR客户文章解读),也许大家会觉得一篇文章不够过瘾,正好这个月5日,Nature Genetics在线发表了一篇由分布在各大洲的众多著名研究机构(包括冷泉港、德国马普等)多名研究人员合著的番茄QTL-seq文章,今天小编就把这篇文章拿来与大家分享。

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植物进化使得它们的开花由季节性变化引起,作物的日长度敏感性(day-length sensitivity)限制了它们耕作的地理范围,因此对光周期反应的调整是驯化的关键。

该研究显示番茄日长度敏感损失的开花性状由成花素同源物(florigen paralog)和开花阻遏物SELF-PRUNING 5G(SP5G)驱动。 野生种长日照(long days)诱导SP5G表达至高水平,但是由于顺式调节变异,在培养的番茄中不表达。

为了确定SP5G是否对光周期反应重要,作者利用了从野生种Solanum pennellii和栽培品种M82衍生的渐渗系群体。(Fig. 1 a-c)表明IL5-4开花QTL影响光周期敏感性,作者筛选了源自IL5-4与M82回交的1,632个第二代(F2)个体用于该区域的精细定位(结果见Fig. 1 d-e)。结合不同组织的表达差异分析(Fig. 1 f-j),作者认为SP5G严重减少的对长日照的感应解释了栽培番茄中天长度敏感性开花(day-length-sensitive flowering)几乎完全丧失的现象。

Fig. 1 | Reduced SP5Gexpression in long days explains the loss of photoperiod-sensitive flowering in cultivated tomato.

作者使用CRISPR / Cas9基因编辑在M82植物中设计SP5G中的突变,并获得两个无效突变(Fig. 2 a-b),结合表型分析认为SP5G负责驯化番茄中的残留光周期响应;结合(Fig. 2 f)的结果表明SP5G主要抑制开花和典型的腋芽。

所以,SP5G中的CRISPR / Cas9改造突变导致快速开花,并增强野生番茄的紧密定型生长习性,导致花生产的快速爆发,这将促进一种早期的产量转化。

Fig. 2 | CRISPR/Cas9-engineered mutations in SP5Gcause rapid flowering regardless of day length.

本研究中,作者将研究集中在成花素(florigen,SFT)以探索SP5G是如何抑制开花的(Fig. 3)

Fig. 3 | The flower-repressing activity of SP5Gis mediated by repression of the florigen gene SFT.

通过(Fig. 2 d-e)(Fig. 4 a-c),可以看出CR-sp5g sp双突变株有更快的腋芽开花和更早的sympodial cycling及更早的果实成熟(Fig. 4 d-i)

Fig. 4 | Introducing CR-sp5gmutations into the spdeterminate background results in highly compact ‘double-determinate’ plants with early yields.

总的来说

该文研究结果表明,存在于SP5G的变异提供了类似基因编辑的强大力量,促进了番茄栽培种的扩散(其原产地在南美洲的赤道附近),可以迅速提高作物育种的产量性状。

参考文献

Soyk S, Muller NA, Park SJ, et al.Variation in the flowering gene self pruning 5g promotes day-neutrality and early yield in tomato. Nat Genet.(2016).

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