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北京大学邓兴旺/何光明团队利用GWAS鉴定拟南芥种子大小调控新基因

      在农业生产中,种子大小是重要的农艺性状之一,也是关键的产量构成因素。随着高通量测序技术的发展,越来越多的植物物种或品种的基因组信息为人们所知。因此,利用全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)的方法追溯重要表型背后潜在的调控基因是区别于传统遗传学筛选的有效新途径。模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)具有分布广泛、表型变异多样、未经人工驯化的特点,是挖掘自然遗传变异对表型影响的理想材料。虽然研究者们经过多年的努力已经寻找到了一系列控制拟南芥种子大小的重要基因,但其中大部分在调控种子大小的同时还会对植物的正常生长发育以及育性产生不利影响。

      邓兴旺/何光明研究团队利用来自全球各地的不同拟南芥生态型,进行种子大小调控新因子的挖掘。通过全基因组关联分析,鉴定出38个与种子大小显著相关的SNP(Single Nucleotide Polymorphism)位点。其中位于2号染色体的一个SNP位点附近存在一个编码细胞周期蛋白的基因CYCB1;4(At2g26760)。该基因特异地表达在受精前胚珠中,并在胚珠受精后逐渐转移到发育的胚中。该基因在胚珠中的表达水平与“大种子”群体生态型种子的大小呈显著正相关。过量表达该基因会导致细胞周期加快、种子变大、产量提高的表型。敲除该基因会使使种子变小,但对于苗期生长没有任何影响。CYCB1;4的缺失对于“大种子”群体生态型的影响尤为明显。由于CYCB1;4是在拟南芥自然群体中发现的,因此在驯化过的作物群体中可能并不易被找到。该研究从而为作物育种提供了新的参考靶点。

 

cycb1;4突变体导致种子变小

 

      该项研究成果于2018年12月16日以“A new regulator of seed size control in Arabidopsis identified by a genome-wide association study”为题提前在线发表于New Phytologist期刊上。北京大学生命科学学院博士研究生任荻秋和博士后王训成为该论文的共同第一作者,澳门老葡京、北京大学生命科学学院邓兴旺教授和何光明副研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、北大-清华生命科学联合中心以及蛋白质与植物基因研究国家重点实验室的资助。

原文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15642

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