PNAS:科学家发现可控制种子“绿化”的基因

来源:生物360 / 作者:koo / 2013-10-16
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PNAS:科学家发现可控制种子“绿化”的基因

日前,加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)等机构的科学家们他们发现了一个遗传增强的植物基因调控网络,可防止油菜作物在成熟时产生“绿色种子”。相关研究论文刊登在了近期出版的《PNAS》杂志上。

“种子绿化”是一个长期困扰农业界的问题,仅在北美地区每年造成的损失就接近 1.5 亿美元。研究人员表示,每年油菜籽成熟期间,不可预知的轻度霜冻会损害作物品质,并造成严重损失。

霜冻虽不会杀死植物,但它会在种子中“固化”绿色。发生在零下 2°C 至 0°C 的非致命性霜冻,可在成熟的油菜籽中造成高达 20% 的绿色种子,而成熟的正常种子应为棕色或黑色。成熟种子中叶绿素的存在会影响油料的质量,产生令人不快的味道和气味,并缩短油料的保质期。

研究人员对拟南芥的去绿化过程进行了研究。拟南芥是研究人员常用的植物模型,其与油菜作物具有十分紧密的亲缘性。研究人员对产生绿色成熟种子的拟南芥“突变”植株进行了遗传分析,并找到了种子发育及在种子成熟过程中去除叶绿素所需的通路。

研究人员发现,调节基因表达的蛋白 ABI3 是使种子去绿化的关键。 ABI3 可调控一个叶绿素退化相关基因的表达,并产生与绿色相对应的黄色。他们还发现,即便经过严寒处理,拟南芥中的 ABI3 高表达可使正常去绿化的种子形成成熟的棕黑色种子。这也意味着, ABI3 过度表达可使植物更好地抵御严寒。

塞缪尔表示,鉴于拟南芥与油菜籽之间的相似性,很容易从油菜籽中分离出相同基因,并使用转基因技术创建出一种既可抵御严寒、又能产生成熟的棕黑色种子的油菜新品种。实验测试证明,油菜籽中的基因工作方式与拟南芥完全相同。

原文检索:

Frédéric Delmas, Subramanian Sankaranarayanan, Srijani Deb, Ellen Widdup,Céline Bournonville, Norbert Bollier, Julian G. B. Northey, Peter McCourt, and Marcus A. Samuel. ABI3 controls embryo degreening through Mendel's I locus. PNAS, September 16, 2013; doi:10.1073/pnas.1308114110

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转ABI3基因油菜

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