JIA专题|棉花生物技术育种—中国农科院棉花所李付广/王智团队果胶去甲酯酶抑制因子PMEI53协调细胞壁和激素影响种子萌发的研究

学术   2024-10-30 22:12   英国  






JIA专题 Special Issue

 棉花生物技术育种

Cotton Genomics, 

Biotechnology and 

Molecular Breeding


种子萌发和活力是影响作物生长发育的重要性状。棉花作为我国重要的经济作物,其种子萌发潜能和活力在棉花苗期长势、抗逆及后期生长发育中均发挥重要作用。但其关键调控因子和作用机理尚不清楚。

近期,中国农业科学院棉花研究所分子遗传改良团队完成的题为“Pectin methylesterase inhibitors GhPMEI53 and AtPMEI19 improve seed germination by modulating cell wall plasticity in cotton and Arabidopsis” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2024年10期正式发表。

该研究解析了棉花果胶甲酯酶抑制因子PMEI53及其同源基因AtPMEI19直接影响种胚表皮细胞的果胶甲酯化水平,从而改变了表皮细胞壁柔韧强度和影响了种子中激素信号,最终协同调控了种子的发育和萌发水平,负向调控种子大小和正向调控种子活力,为人工改良作物种子活力,提高产量提供了理论基础和技术支撑。

该研究通过棉花PMEI家族转录分析和转基因研究,发现GhPMEI53负调控种子大小,正调控种子萌发。进一步研究揭示其影响种子发育中表皮细胞的果胶去甲酯化,从而调控了种皮细胞壁硬度和胚根突破能力;同时还发现细胞内植物激素脱落酸和赤霉素信号也发生变化,表明GhPMEI53通过细胞壁柔韧度和细胞内激素信号的协同调控影响了种子发育和萌发。拟南芥同源基因AtPMEI19的研究表明其在植物种子萌发中发挥保守的作用机制。

PMEI53过表达影响了种子大小和萌发
PMEI53过表达影响了种胚细胞的果胶甲酯化水平和细胞壁柔韧性
PMEI53协调细胞壁强度和胞内激素信号调控种子萌发作用模式
棉花生物育种和综合利用全国重点实验室王智李付广彭军研究员为通讯作者。裴亚月硕士为第一作者。
该研究得到了中国农科院科技创新工程,海南省种业实验室“揭榜挂帅”项目和中国农科院南繁专项的资助。


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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311924001084‍
Cite the article:

Yayue Pei, Yakong Wang, Zhenzhen Wei, Ji Liu, Yonghui Li, Shuya Ma, Ye Wang, Fuguang Li, Jun Peng, Zhi Wang. 2024. Pectin methylesterase inhibitors GhPMEI53 and AtPMEI19 improve seed germination by modulating cell wall plasticity in cotton and Arabidopsis. Journal of Integrative Agriculture, 23(10): 3487-3505.


研究团队简介


中国农科院棉花研究所棉花分子遗传改良研究团队李付广研究员领衔,主要开展棉花产量、品质和转基因技术等基础研究和应用推广工作。在棉花纤维和种子发育、基因组学研究、新型转基因方法创制等方面做了大量工作,近年来,在纤维发育的调控网络、无基因型限制的遗传转化方法建立、棉花新型抗虫和抗病蛋白研发等领域取得了一系列重要研究进展,有力促进了棉花生物育种和综合利用水平提升。团队骨干王智研究员以纤维和种子协同发育为主要研究方向,先后承担完成国家自然科学基金项目等国家级项目3项;发表SCI学术论文50 余篇;获国家和国际发明专利8 项;在纤维和种子发育遗传调控和分子改良研究领域取得重要成果。

| 图文由中国农科院棉花研究所棉花分子遗传改良研究团队提供



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