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

文摘   2024-10-30 16:39   北京  






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。


点击链接查看全文:

‍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




专题|棉花生物技术育种  

☉  纪念国产转基因抗虫棉研发成功30周年
☉  中国农科院棉花所杜雄明团队基于单纤维品质检测揭示调控纤维成熟度和细度遗传基础
☉  浙江大学方磊教授课题组锦葵科果胶酸裂解酶基因家族分析及其对纤维品质形成的影响
☉  西南大学农学与生物科技学院棉花分子育种团队张正圣教授课题组棉花衣分QTL精细定位的研究
☉ 河北农业大学棉花抗病遗传育种创新团队马峙英教授课题组棉花抗黄萎病机制的研究
☉ 西南大学肖月华/曾健晏课题组揭示类富甘氨酸蛋白GhGRPL增加植物非生物和生物胁迫抗性的机制
☉ 石河子大学聂新辉教授课题组发表棉花乙烯响应因子GhERF91参与对黄萎病菌的防御反应
☉ 山东省农业科学院棉花遗传育种创新团队:棉花黄萎病抗性关键基因挖掘及功能验证的研究
 中国农科院生物技术所程红梅研究员课题组:高抗黄萎病转基因棉花新材料的创制及应用研究
 甘肃农业大学宿俊吉教授课题组发表敲低非典型蛋白激酶基因使陆地棉对盐和PEG胁迫更敏感的研究
☉ 河北农业大学李存东教授课题组外源褪黑素通过促进根系发育和减少根系损伤提高干旱胁迫下棉花产量的研究
 南京农业大学棉花遗传与种质创新利用团队:全基因组关联分析挖掘陆地棉苗期根系形态相关性状优异位点和候选基因
 扬州大学陈德华课题组优化棉花Bt蛋白浓度:外源氨基酸和EDTA协同调节降低铃叶Bt毒素的时空差异
 中国农业科学院棉花研究所李付广课题组EPSPS通过扰乱木质素和类黄酮合成调控棉花生长
 中国农业科学院生物技术研究所张锐研究员团队探究GbLMI1过表达促进棉花地上部营养生长
 河南大学和华中农大合作利用CRISPR/Cas9系统敲除GhPDCT基因以提高棉籽油中的油酸含量
 中国农业科学院棉花研究所联合石河子农业科学研究院定位挖掘棉花早熟相关性状候选基因的研究



Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持


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