河南農大殷冬梅教授團隊在花生莢果/籽粒大小功能基因及調控機制方面取得重要進展

 

　　花生是我國重要的油料與經濟作物，是食用植物油和蛋白質的重要來源。目前受花生單產水平影響，現(xiàn)有花生供給能力遠不能滿足消費需求?；ㄉa量相關性狀遺傳基礎研究的匱乏，是制約高產育種的“瓶頸”。挖掘花生產量相關性狀，尤其是莢果長、果重等與產量密切相關的功能基因，解析其遺傳基礎和分子調控機制，將是花生突破高產育種瓶頸的有效途徑。近日，殷冬梅教授團隊歷時七年，通過正向遺傳學手段成功定位并克隆了控制花生莢果大小的重要功能基因PSW1，該基因編碼一個LRR-RLK蛋白激酶，在編碼蛋白保守的618位發(fā)生變異，由絲氨酸突變?yōu)楫惲涟彼?，同時在啟動子區(qū)域有STRs插入。Y2H、Pull-down和Co-IP等相關實驗證實PSW1能夠與BAK1互作，正調控干性調節(jié)因子PLT1的表達，進而增進了莢果的膨大；在自然群體中PSW1hapII單倍型是稀有突變類型，僅占6%左右；根據(jù)該基因開發(fā)的分子標記可以早期輔助分子育種，提高育種效率；該研究工作為花生莢果發(fā)育調節(jié)機制提供了重要的基因資源。該成果以“PSW1, an LRR receptor kinase, regulates pod size in peanut”為題全文發(fā)表在國際知名期刊Plant Biotechnology Journal。農學院博士生趙昆昆、青年教師邱鼎副教授，湖南大學汪龍副教授為論文共同第一作者；河南農業(yè)大學殷冬梅教授和湖南大學于峰教授為共同通訊作者。該項工作得到了國家自然科學基金聯(lián)合重點項目、河南省重點研發(fā)、河南省產業(yè)技術體系等項目資助。

 

　　DNA胞嘧啶甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾，在維持基因組穩(wěn)定性、調節(jié)基因表達、發(fā)育調控等植物生物學過程中均發(fā)揮著重要的作用。近日，河南農業(yè)大學殷冬梅教授團隊首次構建了花生籽粒發(fā)育的動態(tài)甲基化圖譜。研究結果以“Dynamic DNA methylation modification in peanut seed development”為題，發(fā)表在國際知名期刊iScience 上。

 

　　該研究以野生型花生及其小籽突變體為材料，綜合利用全基因組亞硫酸氫鹽測序（WGBS）、轉錄組、細胞學等技術，構建了花生種子發(fā)育的DNA甲基化譜。研究發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)育進程，花生種子CHH胞嘧啶甲基化水平整體升高，其主要與甲基化酶（DRM2）和去甲基化酶的表達相關；其中突變體中存在大量的差異甲基化區(qū)域和差異表達基因，主要富集在籽粒發(fā)育、植物激素、細胞分裂、蔗糖生物合成等重要通路。總之，DNA甲基化通過改變內源激素合成或穩(wěn)態(tài)調控基因表達水平來調節(jié)激素含量，并最終影響花生籽粒發(fā)育。研究結果為闡明DNA甲基化在花生種子發(fā)育中的功能提供了基因信息。河南農業(yè)大學青年教師李忠峰博士、趙凱博士和華中農業(yè)大學劉潛博士為論文共同第一作者，河南農業(yè)大學殷冬梅教授和華中農業(yè)大學趙毓教授為共同通訊作者。該項工作得到了國家自然科學基金聯(lián)合重點項目、河南省重點研發(fā)、河南省產業(yè)技術體系等項目資助。

 

　　殷冬梅教授領銜的河南農業(yè)大學花生功能基因組創(chuàng)新團隊，依托于河南省花生基因組與分子育種工程技術研究中心，主要從事花生種質資源創(chuàng)制與分子育種，基因組與功能基因挖掘，產量品質性狀形成機制與調控等方面的研究。圍繞花生種業(yè)“卡脖子”等重要科學問題開展工作，已在Advanced Science、Genome Biology、Plant Biotechnology Journal、The Crop Journal等國際著名期刊上發(fā)表了120余篇學術性文章，取得多項原創(chuàng)性研究成果。