近期发表论文

   近期发表论文

Haishan Luo#, Dexuan Meng, Hongbing Liu, Mujiao Xie, Changfa Yin, Fang Liu, Zhaobin Dong, Weiwei Jin*.(2020) Ectopic expression of the transcriptional regulator silky3 causes pleiotropic meristem and sex determination defects in maize inflorescences. The Plant Cell. https://doi.org/10.1105/tpc.20.00043
来源:本站    发布时间:2020-10-21 14:41:22    点击数量:838
Haishan Luo#, Dexuan Meng, Hongbing Liu, Mujiao Xie, Changfa Yin, Fang Liu, Zhaobin Dong, Weiwei Jin*.(2020) Ectopic expression of the transcriptional regulator silky3 causes pleiotropic meristem and sex determination defects in maize inflorescences. The Plant Cell. https://doi.org/10.1105/tpc.20.00043

        玉米是一种雌雄同株异花作物,具有独特的花序结构,其雄花序(雄穗)着生于植株的顶端,而雌花序(雌穗)着生于植株中部的叶腋之中。玉米花序的形态建成是一个复杂的过程,受众多基因的精确调控。然而,与拟南芥、水稻等植物相比,目前对玉米花发育分子调控机理的研究仍然较少。
        最近,金危危课题组鉴定了一个玉米花序发育缺陷突变体Silky3(Si3),该突变体雌雄花序在发育过程中表现出多方面的缺陷,包括雌雄花序上各类分生组织的确定性和小花中器官身份的缺失,以及雄穗的小穗性别完全颠换等。遗传分析表明Si3突变受一个半显性基因控制;利用图位克隆策略对si3基因进行克隆,发现该基因是一个功能未知的蛋白。进一步分析表明SI3蛋白可能是一个转录调节抑制因子。突变体雄穗幼穗的转录组数据也支持si3基因可能具有抑制基因表达的功能。在Si3突变体中,控制花序发育的相关基因bd1、zmm14和si1的表达模式也发生了相应改变。通过测定雄穗幼穗的茉莉酸(JA)和赤霉素(GA)含量,发现Si3突变体雄穗中的激素平衡变得更加适合于雌蕊发育,并且施加外源茉莉酸能够完全抑制Si3雄穗小穗性别颠换的突变表型。综上所述,本研究揭示了si3基因的异位表达干扰了多个花发育基因调控通路,从而导致了Si3花序复杂的突变表型。



图:玉米Si3突变体的花序表型及si3基因的调控模型
(A) 野生型玉米雄穗及雄穗小穗表型;(B) 野生型玉米雌穗及雌穗小穗表型;(C) Si3/+杂合突变雄穗及雄穗小穗表型,雄穗产生少量异位花丝,小穗中第一小花发育模式与野生型雄穗小花相同,第二小花性别决定异常,其雌蕊继续发育,雄蕊发育不良甚至退化;(D) Si3/+杂合突变雌穗及雌穗小穗表型,雌穗的穗行紊乱,小穗中异位花丝为通常为第一小花的雌蕊异常发育所致;(E) Si3/Si3纯合突变雄穗及雄穗小穗表型,雄穗产生大量异位花丝,无正常花药形成,小穗中形成额外小花,且第一小花通常完全退化,而其余小花则表现为雌蕊发育,雄蕊异常退化,因此整个雄穗小穗的发育模式与雌穗小穗类似;(F) Si3/Si3纯合突变雌穗及雌穗小穗表型,雌穗结实率下降,产生许多异常组织,雌穗小穗中形成额外小花,且所有小花的雌蕊均能继续发育,导致额外花丝的产生;(G) 花序发育过程中,si3基因的异位表达影响了多个花序发育相关的分子调控通路,从而导致Si3突变体形成了复杂的花序表型。