中科院植物所博士生以第一作者在植物学一区top经典期刊发表研究成果，揭示花器官发育稳定性维持的新机制
学术
2024-09-04 13:47
法国
生物表型的呈现是基因型与环境相互作用的结果。面对环境变化的挑战，发育稳定性很大程度上决定了物种的稳健性，而发育可塑性则与物种多样性和适应性进化有关。花器官和果实性状与营养器官相比，尤其具有表型稳定性和抗环境影响的能力，因此成为植物分类学的诊断性特征。然而对于生殖器官发育稳定性维持的机制尚不清楚。中国科学院植物研究所贺超英研究组开展外显子拼接复合体（exon junction complex，EJC）的功能与进化研究，发现EJC的核心成员基因BARENTSZ（BTZ）在现存的禾本科植物中存在3组旁系同源基因，其中第2组在进化过程中发生了功能丧失突变，存留的BTZ旁系同源蛋白组间具有较低的序列一致性，这暗示着它们之间很可能存在功能分化。然而对水稻中OsBTZ1和OsBTZ3进行基因编辑发现，osbtz1和osbtz3单基因突变体表现出相似且低频的花器官形态缺陷，双基因突变体osbtz1/3花器官的变异频率明显提高且育性显著降低；在低温条件下，所有osbtz突变体花器官的异常发育和功能缺陷变得更为明显，并诱导出新的花器官变异类型，然而野生型水稻“中花10号”则没有明显的花器官变异。研究人员进一步发现OsBTZs与OsMADS7和OsMADS8相互作用；与野生型相比，osbtz突变体幼穗发育中OsTGA10和一些花发育相关的MADS-box基因的表达发生了相应改变并应答温度变化。因此，水稻中两个序列高度分化的BTZ同源基因具有相似的发育功能，平行参与协调花器官身份与功能的决定，是温度波动时维持水稻花发育稳定性和生殖功能决定所必需的。上述研究结果阐明了水稻两个BTZ同源基因在温度波动时维持花发育稳定性的分子机理及其功能分化机制，为理解EJC参与植物发育和适应性进化提供了新例证与新见解。该研究成果于8月31日在线发表于国际学术期刊The Plant Journal上。植物所已毕业博士研究生李培纲和全慧为论文共同第一作者，贺超英研究员为通讯作者。植物所已毕业硕士研究生贺文超、博士研究生雍斌和在读博士研究生武兰凤，华南农业大学刘向东教授和陈志雄副研究员参与了部分工作。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。http://doi.org/10.1111/tpj.17007
![]()
