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中国科学家发现水稻耐碱-热基因ATT1和ATT2,ATT2或成后绿色革命关键基因

作者:软荐小编      2025-01-31 21:01:05     114

通过进行大规模交换个体筛查以及抗碱性和耐热表型鉴定30,000多种水稻遗传材料,中国科学家最终将克隆定位在两个抗碱性碱性含量的QTLS基因-TT1和ATT2上。其中,预计ATT2将成为潜在的“绿化后革命”基因。

据1月31日的新闻报道,上海北大大学,2025年1月30日凌晨,北京时代,上海北北大学的林肖恩研究团队和林·洪斯旺研究团队,这是一个分子植物科学创新中心的分子植物科学创新中心科学与顶级国际学术期刊“自然”(自然)合作。发表了一份题为“微调gibberellin的研究论文,可改善水稻碱性耐受性和产量”。

这项成就创新提出了一个新概念,即恰恰调节最佳媒介级别是改善水稻 - 碱基胁迫耐受性和同时产量的关键。并发现了一场“绿后革命”,预计将成为“绿后革命”基因ATT2,它可以将Gibbererin细化为最佳中等水平,这进一步提高了半含量的碱性耐受性和半度性。短茎绿色革命性水稻品种。研究小组介绍,这些新发现为全球气候变化引起的谷物安全问题提供了新的策略,这对于盐水 - 阿尔卡利土地的发展和利用至关重要,以及未来农业的可持续发展。

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上海jiotong大学和中国科学学院分子植物科学创新中心的林肖恩研究团队和林·洪克斯研究团队发表了一项题为“微调吉布恩(Gibbern期刊“自然”。纸。

回到1960年代,通过绿色革命基因(SD1-SEMI-DWARF1,RHT1还原高1),Gibberers或Gibberers的浓度或信号,或者的信号或小麦的信号,以实现半dwarf繁殖大米和小麦。毛茸茸。在大量化肥的条件下,谷物产量的大量增加引发了农业的“绿色革命”。在过去的几十年中,半股茎绿色革命品种在全球范围内广泛种植,以确保食品安全在一定程度上,但它们的环境适应性相对较低。由于温室气体排放,全球气候变暖,加剧了耕地的碱化,并减少了农作物的生产。

因此,在挖掘作物的盐基因和热基因已经变得紧迫,分析了它们的分子机制,并进一步改善了现有的半分离茎中绿色革命性作物的抗偏见。谷物的更大需求对于确保我国的食品安全具有重要意义。

这次,研究小组已成功将克隆的水稻 - 碱性 - 热抗性分开,新基因ATT1/2(碱性耐受性1/2),这阐明了其调节耐盐和耐热性的新机制,并通过耐热性进行破坏短星星。抗浓度的瓶颈问题和主要种类的稻草绿色革命的输出提出了一种新的解决方案。这也是合作研究团队成功地挖掘暖气TT3分子遗传模块(Science,2022)的另一个重大进展,并且它在农作物耐药性领域对非生物学胁迫研究进行了贡献。

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适当调节大米,碱性胁迫和高温度胁迫的正常条件的适当增加。

这项研究是大规模交换单个筛查,抗碱性和耐热表型鉴定了30,000多个大米的大米的30,000多种遗传材料,并最终将其定位在两个碱基QTLS基因ATT1和ATT2上。 ATT1/SD1和ATT2/GNP1作为一对同源基因,编码GA20氧化酶,以控制活化的Gibbererin合成;进一步的分子机制研究表明,高浓度激活的吉布斯可以减少SLR1(DELLA)蛋白的积累,并减少过氧化物酶活性和活化的氧气清除率,在碱和热应力下,导致过度积累活性氧(ROS),这使水稻累积表现出对碱性胁迫的敏感表型;成功将增加SLR1蛋白的积累并与NGR5相互作用。由NGR5-LC2介导的成分金属化(H3K27me3)抑制抗盐水的指南针(OSNAAT1等)和耐热胁迫基因(OSHSFA2D等),OSHSFA2D),也显示了碱性含量的敏感表型。然而,在中等浓度活性的水平上,SLR1蛋白在中等含量,平衡的ROS和H3K27me3甲基化水平上,使水稻表现出强烈的碱性胁迫抗性。值得注意的是,研究团队发现ATT2的功能比ATT1弱,因此更适合通过生物工程方法来精确地调节Gibbererin,并进一步改善了一半的反向和输出 - 短绿色革命性水稻品种。因此,预计ATT2将成为潜在的“绿化后革命”基因。

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精确地调节gibbererin水平的水平,同时增加种子的产生和抗反向特性

在正常的野外环境中,与高浓度和低浓度激活的吉布贝林相比,体内活性活性偶像的中等浓度分别显示出高输出,社区产量分别增加了29.8%和15.4%。在绿色革命性的水稻品种中,可以增加ATT2的表达,这可以适当地增加活化的吉布斯的含量。与对照品种相比,水稻显示社区产量的增加18.8%-20.3%。在碱性土壤种植的条件下,增加了半短的绿色革命水稻品种中ATT2的表达将显着增加碱性胁迫下的水稻的产量。与对照品种相比,碱性胁迫抑制了活化的吉布贝林合成,因此高浓度材料的活化的吉布伯斯的含量已从高浓度转变为中等浓度,并且还显示了社区产量的增加。应用适当数量的Gibberers可以弥补由碱性压力引起的输出损失。与高浓度和低浓度活化的吉布贝林的水稻菌株相比,在田间的高温度环境中,活跃活化的吉布贝勒的中间浓度可以显着提高社区的产量,增加84.7%和23.6% , 分别。

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在上海的Songjiang农场中,在高碱性土壤中生长的米饭的生长是pH 9的含量是中等导向的活性吉布伯林的大米植物。它更强(右)。

总而言之,该研究发现了控制偶然的QTLS基因-TT1和ATT2,这些基因控制了吉布斯(GA),调节SLR1蛋白丰度以调节ROS和H3K27ME3的水平以对碱热镇腔做出反应;这项研究还发现,通过将活性gibbererin准确调节到中等水平的水稻品种中,它可以最大程度地减少环境胁迫损失到产出的损失。在此基础上,提出了两种将量化的无量子脉到中等水平的方法:1)通过改善“后绿色革命”基因ATT2的遗传改善来增加ATT2的表达量或增强ATT2的功能;该来源施加适当数量的植物生长调节剂(Cibol“ 920”)。预计这些方法将在改善大米,小麦,玉米等的主要谷物作物中发挥重要作用,这不仅可以提高农作物的耐药性,还可以在不利的环境中保持其产量的稳定性,例如盐 - 碱,高温,改善晶粒的输出。这些研究的结果为“高产量和高耐药性”作物的新品种繁殖提供了重要的理论基础,还为开发和利用大型 - 盐酸盐 - 盐 - 阿尔卡利土地提供了新的策略。

Guo Shuangqin(上海Jiaotong大学博士后)和博士研究生Chen Yaxin是中国科学院分子创新中心的博士生,博士研究生Chen Yaxin是Lin Hongxuan和Lin Hongxuan的作者,是Lin Hongxuan和副教授您是上海北港大学的作者。该中心的单身Junxiang高级工程师Ye Wangwei高级实验和副研究员Dong Naiqian参加了研究工作。这项工作已收到了农业生物育种国家的主要特殊项目,国家基金委员会基础科学中心项目,国家密钥研发项目,上海北海大学“ 2030”项目,上海现代种子行业合作创新中心,lingnan现代农业农业农业农业实验室等。资金。

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