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研究案例|自然環(huán)境差異所形成的種內(nèi)變異,可用于C4植...

來源:北京力高泰科技有限公司 發(fā)布日期:2018-04-09 15:55:32 瀏覽次數(shù):2288

自然環(huán)境差異所形成的種內(nèi)變異,可用于C4植物解剖學(xué)性狀的基因定位和調(diào)控研究


原文:Quantitative variation within a species for traits underpinning C4 photosynthesis
在線發(fā)表于2018年1月25日的bioRxiv

譯/ 賴挺&毅

        利用生物工程學(xué)的方法,使C3植物如水稻或小麥,具備C4植物的光合作用特征,可顯著降低由光呼吸所造成的能量損失,進(jìn)而大幅提高作物產(chǎn)量。但是,要達(dá)到這一目標(biāo)非常困難,因?yàn)镃4途徑涉及生化、細(xì)胞生物學(xué)、葉片解剖結(jié)構(gòu)等諸多方面。使用正向遺傳學(xué)[1]的研究方法,不太容易獲取以上方面的機(jī)制信息。因此,研究者們采用了另外一種研究方法。他們發(fā)現(xiàn),白花菜(Gynandropsis gynandra)這種C4植物,在非洲和亞洲都有分布。由于所處的自然環(huán)境不同,其光合作用特征呈現(xiàn)出自然差異。研究者對(duì)不同地區(qū)的這個(gè)物種在維管束鞘大小、葉脈密度、氣體交換參數(shù)使用LI-6800,LI-COR,Lincoln,NE)、碳同位素分餾、以及C4循環(huán)核心酶的表達(dá)豐度方面進(jìn)行了對(duì)比。



        結(jié)果表明,相比于碳同化,與水分利用相關(guān)的性狀表現(xiàn)出更明顯的差異。因此,研究者認(rèn)為,這一物種在應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力時(shí),采用的方式是:改善其水力系統(tǒng)的適應(yīng)性,提高其水分利用效率,而不是提升其光合碳固定能力。研究者強(qiáng)調(diào),由于這一物種可進(jìn)行雜交并產(chǎn)生可育后代,這種由自然環(huán)境差異所形成的種內(nèi)變異,可用于C4植物解剖學(xué)性狀的基因定位和調(diào)控研究。

 

[1]該方法的基本原則是通過物理或化學(xué)誘變的方式隨機(jī)產(chǎn)生各類突變體,從中選擇感興趣的突變表型,通過雜交構(gòu)建重組作圖群體,然后利用遺傳作圖的方法將目標(biāo)基因定位到一個(gè)較大的染色體區(qū)間,隨后在此區(qū)間內(nèi)利用突變位點(diǎn)和遺傳標(biāo)記之間的重組關(guān)系精細(xì)定位候選基因。為進(jìn)一步確認(rèn)該基因的功能,還需要鑒定該位點(diǎn)在突變體和野生型個(gè)體中基因型與表型的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及開展功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的分子作用研究(陸才瑞等,2015)

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