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玉米开花期调控机理及育种应用
植物学报
2024, 59 (6):
912-931.
DOI: 10.11983/CBB24127
玉米(Zea mays)是集粮食、饲料和工业原料于一身的重要农作物。开花期是作物适应不同生态环境及产量的关键决定因素。玉米开花期由营养生长时相转变和成花转变决定, 是植物内部因素(遗传因子和植物激素等)和外部环境因素共同作用的结果。鉴于玉米开花期性状的重要性, 该文从控制玉米开花期2次时相转变的组织结构基础、生理基础、遗传基础以及分子调控机理等方面系统总结了玉米开花期的遗传调控机制, 以及关键开花调控因子对玉米区域适应性的重要性, 并对玉米花期性状研究和应用的重点方向进行了讨论, 旨在加深我们对玉米开花期遗传调控的理解, 为培育广适的玉米新品种提供理论依据。  View image in article
图3
玉米营养生长时相转变的调控模型
实线箭头和实线T型线分别代表激活和抑制; 虚线T型线代表抑制作用有待实验验证; GA和JA分别代表赤霉素和茉莉酸。Bars=100 μm
正文中引用本图/表的段落
植物激素GA和JA在玉米营养生长时相转变过程中发挥重要作用(Evans and Poethig, 1995)。玉米An1 (anther ear1)和D5 (DWARF5)基因均编码GA生物合成早期步骤的萜烯合酶(terpene synthase, TPS), D3和D1基因分别编码细胞色素P450单氧化酶(P450 monooxygenases)和活性GA生物合成最后的关键GA3氧化酶(ZmGA3ox2)。当以上这些基因发生突变时, 植株出现极度矮化、叶片数增多以及营养生长期延长的表型(Evans and Poethig, 1995)。除内源GA调控营养生长时相转变外, 外源施加活性GA3能显著提早玉米营养生长时相转变和开花, 而外施活性JA虽能一定程度上延长玉米的营养生长期, 但对玉米花期的影响并不显著(Beydler et al., 2016; Hibara et al., 2016; Osadchuk et al., 2019), 这表明JA仅对早期营养生长时相转变产生影响。然而, 目前尚不明确JA通路中哪些基因参与了玉米营养生长时相转变的调控。此外, 年龄途径与GA和JA途径在玉米营养生长时相转变中的互作和调控关系也还不清楚, 尚待深入研究(图3)。
本文的其它图/表
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