王海洋教授團隊在國際知名學術期刊New Phytologist發表研究論文

審核發布:宣傳部 曾子焉 來源單位及審核人:生命科學學院 王海洪 發布時間:2023-01-17瀏覽次數:21

  近日,我校生命科學學院王海洋教授團隊與中國農業科學院生物技術研究所等單位合作在解析玉米氣生根生長角度和抗倒伏性的分子和遺傳機製方麵取得新進展,相關研究成果以“Local auxin biosynthesis regulates brace root angle and lodging resistance in maize” 為題在線發表在國際知名學術期刊 “New Phytologist” 上(論文鏈接:https://doi.org/10.1111/nph.18733)。該研究以我校生命科學學院為第一完成單位,生命科學學院博士研究生鄭智剛、碩士研究生卓楚雲,中國農業科學院生物技術研究所王寶寶研究員為論文共同第一作者,通訊作者為我校王海洋教授,項目合作單位還包括島津(中國)有限公司等單位。

  玉米(Zea mays L.)作為世界第一大作物,其充足穩定的供應對保障全球的糧食安全至關重要。增加種植密度是提高玉米單產的有效途徑,但密植同時會激發植物的避蔭反應,極大增加了玉米的倒伏風險。目前倒伏已經成為限製玉米高產、穩產和機械化的主要因素。因此,挖掘玉米抗倒伏的關鍵調控基因對提高玉米種植密度及產量具有重要價值。氣生根作為玉米根係的重要組成部分,與植株倒伏抗性密切相關。本研究首先挖掘出生長素合成關鍵限速酶YUCCA(YUC)在玉米中的同源基因,發現ZmYUC2和ZmYUC4特異地在玉米氣生根根尖部位表達,調控生長素在氣生根根尖的局部合成,進而影響氣生根的向重力性和生長角度。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術,本研究獲得了Zmyuc2、Zmyuc4 單突變體和 Zmyuc2/4 雙突變體敲除植株。研究發現Zmyuc4 單突變體和Zmyuc2/4 雙突變體表現出氣生根角度明顯變大,在高密度種植條件下顯著提高了玉米抗根倒的能力,同時對其他農藝性狀無不良影響。該研究為培育耐密、抗倒和高產的玉米新品種提供了重要的基因資源。此外,本研究還首次開發了一種基於X-ray CT來獲取玉米三維根係構型的方法,該方法為實現在土壤中快速、無損地采集植物三維根係構型及可視化提供了技術支撐。

  該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、海南崖州灣種子實驗室基金的資助。

 1Zmyuc4單突變體和Zmyuc2/4雙突變體表現出更大的氣生根生長角度(a)和更強的倒伏抗性(b)。 

 2:利用X-ray CT在土壤中快速、無損地采集植物三維根係構型

文圖/生命科學學院


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