![]()
根据不同的同源异型基因及其相互作用，目前在双子叶模式植物拟南芥中已经建立了经典的花器官发育ABCDE模型，该模型解释了每轮花器官特化的分子基础。除了AP2以外，其余ABCDE模型中的成员均由MADS-box转录因子编码。目前在水稻中的研究显示水稻中的ABCDE基因具有广泛保守的花器官调控功能。大麦基因组也编码了一套与水稻相似的ABCDE同源基因，但是其大部分功能均未被揭示。在ABCDE模型中，虽然E类成员在各轮花器官中普遍表达，对拟南芥和水稻的花器官发育至关重要，但大麦E类LOFSEP亚家族（包括MADS1、MADS5和MADS34）的功能作用仍不明确，尤其是在小穗形成和发育过程中的功能。![]()
作者首先利用CRISPR技术创制并研究了大麦LOFSEP亚家族的多重突变体，包括所有单、双和三突变体组合，以克服预期的LOFSEP家族之间遗传功能冗余。作者研究发现，所有LOFSEP成员的功能丧失仅影响外稃发育，表现为外稃转变为叶片状器官或者外稃变小。而内部花器官，包含浆片、花药和雌蕊的形态在所有lofsep突变体中均不受影响（图1A）。作者随后对lofsep突变体中其余ABCDE基因的表达模式进行了系统的研究。总体而言，在lofsep突变体的外稃和内稃中，A类和E类基因被上调（图1B），而在内轮花器官中，B类和C类略微下调，D类基因则没有明显变化。遗传学分析表明，LOFSEP成员在调节内轮花器官发育的相关功能中出现退化，暗示大麦中LOFSEP基因和其余调节花器官属性的基因具有功能冗余。而与LOFSEP家族突变体相比，与E类家族成员相近的AGL6家族基因，HvMADS6的基因敲除突变体则表现出花器官结构的严重缺陷。该Hvmads6突变体中内稃，浆片和雄蕊均转化为外稃状器官，并且内轮器官中心出现小穗状器官的形成（图2）。
![]()
图2 大麦MADS6调控大麦内外轮花器官发育
总结而言，这些发现为解析大麦花器官发育提供了新的遗传证据，揭示了大麦LOFSEP家族成员在调控大麦花器官属性功能上出现退化，其中部分功能可能由MADS6所取代。同时这些结果也表明在大麦和水稻两种作物中，MADS-box基因功能之间出现了明显分化（图3）。
![]()
图3 大麦和水稻LOFSEP成员介导的花器官发育模式图
该研究得到了澳大利亚研究委员会发现项目（DP210100956和DP230102476）的资助。阿德莱德大学博士后沈超群和Mortlock研究员Xiujuan Yang博士为本文的共同第一作者，阿德莱德大学Matthew Tucker教授和南京农业大学李刚教授为共同通讯作者，阿德莱德大学博士后王多祥也参与了该研究。
本研究早期得到了上海交通大学/阿德莱德大学张大兵教授的支持和帮助，作为我国著名的植物学家及发育生物学学科的著名领军人才，张大兵教授将他的一生都奉献给了教育和科研事业，为我国植物学的建设与发展做出了重要贡献，谨以此文深切缅怀张大兵教授逝世一周年。
Shen, C., Yang, X., Wang, D. et al. Functional retrogression of LOFSEPs in specifying floral organs in barley. aBIOTECH (2024). https://doi.org/10.1007/s42994-024-00182-4相关阅读：
aBIOTECH 竭诚为学者们提供以下免费服务：
▶ 论文写作指导
▶ 高质量论文图片编辑
▶ 参考文献规范化校对
▶ 对论文成果开展全球化推广
▶ 定期组织青年科学家开展学术交流
▶ 实验室招聘、团队最新成果发布等
![]()
![]()
具体事宜请添加编辑微信或拨打010—82109925/82109903详细咨询
官方唯一投稿系统：http://www.abiotech.net
编辑部邮箱：biotech@caas.cn
![]()
Editors-in-Chief:
Prof. Sanwen Huang
2023 IF 4.6
Indexed in EI, ESCI, PubMed Central, SCOPUS, CSCD, Google Scholar, CNKI, Dimensions...
The aims of aBIOTECH are two-fold: First to publish seminal articles that focus the relevant research communities to achieve development of superior agroecosystems, globally. Next, to foster national and international engagement, including business, politics, and society, to build an understanding of modern agrobiotechnology/genomics-empowered strategies, which can ensure the availability of adequate nutritious foods to feed the growing global population.
Relevant topics include, but are not limited to, the followings:TRANSGENE, GENOME EDITING TECHNOLOGIES & APPLICATIONS: Advanced transgene or genome editing technologies or methodologies; applications of transgene or genome editing in genetic improvement of agriculturally important traits, which otherwise are impossible by conventional breeding; commercialization of modified or gene-edited crops/livestock for agricultural production; safety and regulatory affairs/policies.METABOLIC ENGINEERING: Synthesis of bioactive natural products, including study of their metabolic networks and functions, using both genetic and synthetic biology approaches.TECHNOLOGIES FOR DISEASE CONTROL: Developmental, physiological, biochemical, and technological studies, and innovative strategies relevant to disease control in crop or livestock production systems.GENOMICS & BREEDING: Genome, pan-genome, and metagenome studies, multi-omics data mining approaches, intelligent design breeding theory, approaches, and practice, and innovative analytical/bioinformatics tools/methods, with potential to advance crop and livestock breeding programs.ROOT-SOIL-MICROBIOME AGROECOSYSTEMS: Targeted breeding and engineering of essential root biology and associated microbiome traits directed to enhance crop performance under sub-optimal soil abiotic and/or biotic conditions.![]()
![]()
![]()
投稿、转载信息发布及合作等事宜请联系010-82109925/82109903
官方唯一投稿系统：http://www.abiotech.net
![]()
![]()
长按关注：aBIOTECH
