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新发现的基因有助于春季开花在重要的草类作物中

2018-12-28 08:59:48 • 来源：

冬天没有时间开花，这就是为什么许多植物已经进化出等待雪融化的能力，然后才将宝贵的资源投入到花朵中。随着温暖，更长的春天到来 - 以及有害的霜冻后退的风险 - 醒来开花需要一个称为春化的过程，其中开花被阻止，直到植物感觉到足够的寒冷。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员已经确定了一种基因，可以防止草进入开花周期直到季节正确，这一发现可以帮助植物育种者和工程师从食物和能源作物中获得更多。

新发现的基因有助于春季开花在重要的草类作物中

“对于许多植物来说，一些小麦品种就是一个很好的例子 - 它有利于在秋季建立，但在变冷之前避免开花，”威斯康星大学麦迪逊生物化学和遗传学教授里克阿马西诺说。“通过在秋季建立，这些植物可以充分利用春季开放时生长季节的窗口。”

已经做了很多工作来识别开花过程中涉及的基因，包括一种名为VRN1的草，它通过刺激其他基因组的活动来帮助春化球滚动。但正是这样才能控制VRN1，所以在秋季或冬季温暖的咒语中不会发生开花，直到Amasino，博士后研究员Daniel Woods和其他人开始将一种名为Brachypodium或假紫色雀斑的小地中海草通过虚假放入实验室冰箱的寒冷季节。

“在许多作物物种中难以获得复杂过程的遗传学，因此我们使用了具有紧凑基因组的小植物作为模型，以获得如何建立春化需求的分子基础，”第一作者伍兹说。该研究于周一(2017年6月5日)发表在“ 美国国家科学院院刊”上。“我们发现的是一种在冬季之前抑制VRN1基因的基因。”

将开花前典型的冷到温过渡的短柄草 植物的DNA与没有典型等待的草的突变体形式的DNA进行比较，研究人员指出他们称之为RVR1的基因(因为它的作用)压制VRN1)。

他们怀疑RVR1在需要春化的其他温带草中具有相同的作用，春化是一个在我们的生活中起着巨大作用的群体。

“禾本科植物 - 包括玉米，小麦，燕麦，黑麦和大麦 - 占全球热量摄入量的80%以上，”伍兹说。“在一些国家，只有大米的热量高达70%。但如果你把我们直接食用的东西和我们赖以生存的动物结合起来吃草，很明显，草会让世界四处走动。”

虽然新发现的基因可能会引起谷物种植者的兴趣，但所有这些草卡路里的燃料都超过了身体，Amasino说，他的工作得到了美国国家科学基金会和美国能源部大湖生物能源研究中心(GLBRC)的支持。 )。

柳枝稷作为生产乙醇等生物燃料的原料而备受青睐，并不打算春化。在中西部的上游，它在初夏的几个月里生长缓慢，开花。

“我们认为从Brachypodium中取出RVR1基因并将其置于柳枝稷中的机会很有可能会延迟柳枝稷开花，”Amasino说。“延迟柳枝稷开花到不同程度可能会影响和提高产量。”

Amasino的实验室将与GLBRC的研究人员合作开展这项工作，并将继续研究适应不同温度和长度的冬季的不同类型的Brachypodium。

“一个品种是如何进化出一个需要16周感冒的系统?另外一个是如何在仅仅两周感冒的情况下发展出来的?短冬和长冬需求之间的遗传差异是什么?” 阿马西诺说。“禾本科植物是非常重要的作物，这种研究开花的模式可以告诉我们很多关于它们是如何工作的。”

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