四川农业大学张新全团队在鸭茅分蘖调控研究中取得新进展

文摘 2024-12-27 10:04 湖北

多年生牧草的再生潜力、生物量产量和种子产量高度于依赖分蘖的形成。解析多年生牧草分蘖调控机制，挖掘分蘖调控的优良等位基因，对于培育高生物量和繁殖能力的牧草品种具有重要的育种应用价值。独脚金内酯（SLs)是一类由类胡萝卜素衍生的植物激素，在调控植物分蘖方面发挥着关键作用，然而其对多年生牧草分蘖的调控作用尚缺乏系统研究。

近日，四川农业大学草业科技学院张新全教授团队在知名国际学术期刊The Plant Journal在线发表了题为“A favorable natural variation in CCD7 from orchardgrass confers enhanced tiller number”的研究论文。鸭茅（Dactylis glomerata）是世界知名禾本科多年生优质牧草，其在混播草地建植、种草养畜及石漠化生态治理等工程中发挥了重要作用。该研究鉴定了一个增强鸭茅分蘖能力的自然变异DgCCD7^A，并解析了其增加分蘖数的功能。这是继水稻HTD1^HZ（OsCCD7）优异等位基因报道后，首次在牧草中报道CCD7功能及其优异等位基因，为提高牧草和作物的分蘖数和产量提供了新的基因资源和育种策略。

该团队研究人员利用前期筛选获得的高分蘖鸭茅种质资源AKZ-NRGR667和低分蘖鸭茅种质资源D20170203构建QTL群体，并定位到7个已经报道的分蘖调控同源基因，其中DgCCD7编码类胡萝卜素裂解双加氧酶7，是SLs合成途径中的关键酶。DgCCD7在AKZ-NRGR667中表达显著低于D20170203，并且AKZ-NRGR667的SL（5DS）含量也显著低于D20170203（图1）。据此研究人员从这两份鸭茅亲本中克隆了两个等位基因DgCCD7^A和DgCCD7^D，进一步通过遗传转化拟南芥和水稻CCD7缺陷突变体明确了其抑制分枝和分蘖的功能，并解析了两者在分蘖调控方面的功能差异，从而明确了DgCCD7^A是一个CCD7基因的有利等位变异，可以增加鸭茅分蘖数（图2）。此外，该研究还证明DgCCD7^A是一种稀有的自然变异，其L309P变异目前只在鸭茅中被发现。综上所述，该研究首次报道了鸭茅CCD7有利自然变异DgCCD7^A，并揭示了其增加分蘖数的功能，在多年生牧草分子育种中具有重要的应用潜力。

图1 AKZ- NRGR667的高分蘖表型伴随着SL生物合成的减少

图2 DgCCD7^A和DgCCD7^D对水稻分蘖数和产量性状的影响

四川农业大学草业科技学院博士研究生许肖恒为该论文的第一作者，西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室梁越洋副教授为共同第一作者，张新全教授和黄琳凯教授为共同通讯作者。该研究得到国家现代牧草产业技术体系和国家重点研发计划课题的资助。

论文链接:

http://dx.doi.org/10.1111/tpj.17200

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