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林中偉教授課題組最新成果在《分子生物學(xué)與進化》發(fā)表

文章來源:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在職研究生 已幫助:1524人


日前,《分子生物學(xué)與進化》(Molecular Biology and Evolution,5-Yr impact factor: 11.667)在線發(fā)表我校國家玉米改良中心林中偉教授課題組關(guān)于作物開花期HD1基因平行馴化的研究成果。

在馴化過程中,開花時間是決定作物生態(tài)適應(yīng)性的關(guān)鍵因素之一,但大多數(shù)作物開花期的分子遺傳基礎(chǔ)仍未得到闡明。在禾谷類作物中,玉米、水稻、小麥、大麥、高粱和谷子廣泛分布各個不同的生態(tài)區(qū),但這些作物開花期是否具有相同的分子遺傳機制也仍然未知。為了探索這些禾谷類作物開花期的共同遺傳學(xué)機制,林中偉教授課題組綜合使用圖位克隆法、比較基因組分析、關(guān)聯(lián)分析等多種方法對作物中的一個開花期基因HD1進行了深入分析。

本研究先利用圖位克隆在高粱中精細定位了一個主效的開花期QTL-Hd1,序列分析發(fā)現(xiàn)HD1編碼一個CCT結(jié)構(gòu)域的蛋白,一個在自然群體中較低頻率的缺失導(dǎo)致了高粱HD1基因發(fā)生移碼突變而使開花延遲;進一步的比較基因組分析發(fā)現(xiàn),在其他作物HD1高度同源的基因組片段上存在著主效開花期QTL;關(guān)聯(lián)分析表明谷子HD1中存在一個高頻的從“GT”到“AT”的剪接位點變異,該變異導(dǎo)致了谷子的生育期變長;同時水稻中也存在著已知的多個高頻、能夠?qū)е律诟淖兊闹匾儺悺?/p>

以上研究證據(jù)表明,HD1基因在高粱、谷子和水稻中是受到平行馴化的。而在玉米中仍無相關(guān)QTL定位在HD1基因附近區(qū)域,說明HD1基因在玉米中可能不受人類選擇或者存在極為稀有的功能性變異。本研究發(fā)現(xiàn)同源基因在不同作物馴化過程中分別固定了高頻、低頻甚至稀有的功能性位點,這可能是作物馴化綜合特征共有分子基礎(chǔ)的代表性特征之一。該研究為開展作物比較功能基因?qū)W的研究提供了重要借鑒。

林中偉教授于2012年底以拔尖人才引進到我校國家玉米改良中心,2013年入選中組部第四批“青年千人”計劃,目前課題組主要研究方向是作物馴化分子機理的比較和玉米比較功能基因?qū)W。

論文的作者為博士研究生劉歡歡,研究生劉行芹、周雷娜、張志海、張旋以及科研助理李海霞參與部分實驗,美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局遺傳學(xué)家王明理博士也給予了大力的支持。本研究得到“青年千人”計劃和國家自然基金的資助。


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