植物学报 ›› 2019, Vol. 54 ›› Issue (5): 554-557.DOI: 10.11983/CBB19119 cstr: 32102.14.CBB19119
收稿日期:2019-07-08
接受日期:2019-07-16
出版日期:2019-09-01
发布日期:2019-03-01
通讯作者:
严建兵
Received:2019-07-08
Accepted:2019-07-16
Online:2019-09-01
Published:2019-03-01
Contact:
Jianbing Yan
摘要: 密植是提高作物单位面积产量、促进粮食增产的重要途径之一。叶夹角是影响玉米(Zea mays)密植的关键因子。中国农业大学田丰课题组最近克隆了2个调控玉米叶夹角的数量性状位点(QTL)——UPA1和UPA2, 揭示了这2个位点的功能基因(brd1和ZmRAVL1)通过油菜素内酯(BR)信号通路调控叶夹角。UPA2位于ZmRAVL1上游9.5 kb, 可与DRL1蛋白结合。另一个影响玉米叶夹角的蛋白LG1可以激活ZmRAVL1的表达; DRL1蛋白与LG1蛋白直接互作抑制LG1对ZmRAVL1的激活表达。玉米祖先种大刍草(teosinte)的UPA2位点序列与DRL1蛋白结合能力更强, 导致大刍草ZmRAVL1的表达受到更强的抑制, 下调表达的ZmRAVL1进一步使下游基因brd1的表达下调, 进而降低叶环区的内源BR水平, 导致叶夹角变小。将大刍草的UPA2等位基因导入到玉米中或对玉米中ZmRAVL1进行基因编辑, 在密植条件下均可显著提高玉米产量。上述发现为高产玉米品种的分子育种改良提供了重要理论基础和基因资源。
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图1 玉米叶夹角的调控途径 lg2调控lg1, 但具体机制未知。LG1激活ZmRAVL1的表达, DRL1抑制ZmRAVL1的表达, DRL1与LG1蛋白互作抑制LG1对ZmRAVL1的激活作用(DRL2可能具有与DRL1类似的功能)。ZmRAVL1调控下游brd1的表达, brd1和nana plant2 (na2)都参与油菜素内酯(brassinosteroid, BR)的生物合成。这些基因均通过BR途径调控玉米叶夹角形成。实线表示机制已被阐明, 虚线表示机制未知。
Figure 1 A proposed pathway regulating the leaf angle in maize lg2 regulates lg1 with an unknown mechanism. LG1 and DRL1 activates and represses the expression of ZmRAVL1, respectively. The DRL1-LG1 complex represses the LG1- activated ZmRAVL1 expression (DRL2 may have a similar function as DRL1). ZmRAVL1 regulates the expression of brd1, which, together with nana plant2 (na2), are involved in the biosynthesis of brassinosteroid (BR) and eventually regulate leaf angle. Solid and dash lines indicate the clear and unclear regulatory mechanism, respectively.
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