华南农业大学和山东农业大学合作揭示光敏色素C在玉米开花时间和株高中的调控作用

植物科学最前沿  |   2020-06-14 17:59

来源：植物科学最前沿

近日，华南农业大学王海洋教授课题组和山东农业大学陈翠霞教授课题组合作，在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“CRISPR/Cas9-Mediated Knockout and Overexpression Studies Reveal a Role of Maize Phytochrome C in Regulating Flowering Time and Plant Height”的研究论文。该研究通过CRISPR/Cas9技术敲除玉米光敏色素ZmPHYC1和ZmPHYC2以及过表达ZmPHYC1和ZmPHYC2基因，首次揭示了ZmPHCs在玉米光形态建成与开花中的功能。

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玉米起源于中南美洲的中低纬度地区，并且作为世界第一大作物，广泛用于食品、饲料以及其他工业产品。避荫综合征（Shave avoidance syndrome, SAS）是植物在高密度条件下，感受到来自邻近植物的光照竞争时触发的一系列生理与形态反应，包括株高增加、开花提前等以尽快完成生殖繁衍。SAS对作物而言，将严重降低其产量。研究表明，拟南芥中的光敏色素是红光和远红光的主要光受体，能够感知遮荫信号和触发SAS并参与开花时间的调控，而玉米光敏色素C在避荫反应中的作用尚不清楚。本研究发现，ZmPHYC1在玉米叶片组织中的表达高于ZmPHYC2，且表现出明显的生物钟节律。在红光条件下，异源表达ZmPHYCs可互补拟南芥phyC-2突变体表型，并减弱了模拟遮荫条件下拟南芥的避荫反应综合征。通过CRISPR/Cas9技术创制的玉米zmphyC1 zmphyC2双突变体在长日照条件下表现出适度早花的表型（4-6天），而过表达ZmPHYC2能够适度降低玉米的株高和穗位高（≈20cm）。该研究为培育半矮化，抗倒伏，降低光周期敏感性的玉米新品种奠定了理论基础。
山东农业大学博士研究生李全权和中国农业科学院生物技术研究所吴广霞博士为共同第一作者，通讯作者为华南农业大学生命科学学院王海洋教授和山东农业大学农学院陈翠霞教授。该研究得到了广东省基础研究和应用研究重大计划、国家自然科学基金以及亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室的资助。

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图5 zmphyC1 zmphyC2双突变体在长日照）下表现出适度早花表型

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图6 过表达ZmPHYC2适度降低玉米株高和穗位高

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pbi.13429

来源：frontiersin 植物科学最前沿

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247496868&idx=3&sn=49e12853a66d5fe2b3aa54c84d627fc8&chksm=e8bd86badfca0faca867ea269e13738879dc72bd91caa8f533a8955cd242d6b8776c926f8b19#rd

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