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研究案例|自然环境差异所形成的种内变异,可用于C4植...

来源: 发布时间:2018-04-09 15:00:27 点击数: 使用提问咨询价格

自然环境差异所形成的种内变异,可用于C4植物解剖学性状的基因定位和调控研究


原文:Quantitative variation within a species for traits underpinning C4 photosynthesis
在线发表于2018年1月25日的bioRxiv

译/ 赖挺&毅

        利用生物工程学的方法,使C3植物如水稻或小麦,具备C4植物的光合作用特征,可显著降低由光呼吸所造成的能量损失,进而大幅提高作物产量。但是,要达到这一目标非常困难,因为C4途径涉及生化、细胞生物学、叶片解剖结构等诸多方面。使用正向遗传学[1]的研究方法,不太容易获取以上方面的机制信息。因此,研究者们采用了另外一种研究方法。他们发现,白花菜(Gynandropsis gynandra)这种C4植物,在非洲和亚洲都有分布。由于所处的自然环境不同,其光合作用特征呈现出自然差异。研究者对不同地区的这个物种在维管束鞘大小、叶脉密度、气体交换参数使用LI-6800,LI-COR,Lincoln,NE)、碳同位素分馏、以及C4循环核心酶的表达丰度方面进行了对比。

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        结果表明,相比于碳同化,与水分利用相关的性状表现出更明显的差异。因此,研究者认为,这一物种在应对环境压力时,采用的方式是:改善其水力系统的适应性,提高其水分利用效率,而不是提升其光合碳固定能力。研究者强调,由于这一物种可进行杂交并产生可育后代,这种由自然环境差异所形成的种内变异,可用于C4植物解剖学性状的基因定位和调控研究。

 

[1]该方法的基本原则是通过物理或化学诱变的方式随机产生各类突变体,从中选择感兴趣的突变表型,通过杂交构建重组作图群体,然后利用遗传作图的方法将目标基因定位到一个较大的染色体区间,随后在此区间内利用突变位点和遗传标记之间的重组关系精细定位候选基因。为进一步确认该基因的功能,还需要鉴定该位点在突变体和野生型个体中基因型与表型的对应关系,以及开展功能互补实验和相关的分子作用研究(陆才瑞等,2015)