中科院遗传与发育研究所田志喜团队在Nature子刊发表研究成果!发现GmSW17的自然变异控制大豆种子大小

学术   2024-09-10 17:35   广东  

研究背景

种子是植物最重要的器官之一,因为它在适应性和遗传中起着核心作用,也是产量的主要组成部分。种子发育是一个复杂的过程,除了环境线索外,还需要协调整合众多遗传、代谢和生理途径。在种子发育的初始增殖阶段,细胞数量增加,同时保持相对恒定的细胞大小。随后,细胞大小显著增加,直到达到器官的预定大小。据报道,在整个过程中,几种调节因子在细胞周期的各个阶段之间发挥作用,尤其是在 G1 到 S 的转变期间,以确定最终的种子大小。迄今为止,已经确定了几种控制种子大小的途径,包括 HAIKU (IKU) 途径、G 蛋白信号通路、丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 信号通路、植物激素感知和稳态途径以及转录调控途径,其中泛素-蛋白酶体途径尤为重要。作为一种重要的蛋白质修饰,泛素化显着影响各种细胞过程,包括激素信号传导、应激反应和器官发育。

研究结果

在这里,我们进行了一项全基因组关联研究,并在 17 号染色体上鉴定了一个名为 GmSW17 (种子宽度 17) 的主要数量性状位点 (QTL),它决定了自然种群中大豆种子的宽度/重量。GmSW17 编码一种泛素特异性蛋白酶,是 UBP22 的直系同源物,属于泛素特异性蛋白酶 (USPs/UBP) 家族。进一步的功能研究显示,GmSW17 与 GmSGF11 和 GmENY2 相互作用形成去泛素酶 (DUB) 模块,该模块影响 H2Bub 水平并负向调节 GmDP-E2F-1 的表达,从而抑制 G1 到 S 的转变。群体分析表明,GmSW17 在大豆驯化过程中经历了人工选择,但在现代育种中尚未固定。总之,我们的研究确定了一个与大豆种子重量相关的主要基因,为大豆的高产育种提供了潜在优势。

来源:Science Art

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