高粱葉齡調控葉片衰老關鍵基因的挖掘

《高粱葉齡調控葉片衰老關鍵基因的挖掘》是張麗敏為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高粱葉齡調控葉片衰老關鍵基因的挖掘
• 項目類別 ：青年科學基金項目
• 項目負責人：張麗敏
• 依託單位 ：中國科學院植物研究所

結題摘要

衰老是植物生命周期中必須經歷的階段，是細胞、組織、器官以及整株植株成熟後功能逐漸衰退習騙炒直到終止生命活動寒妹的程式性細胞死亡過程。葉片衰老是一種器官水平上的衰老，而且與細胞、組織上的衰老過程密切相關。研究表明，葉片衰老的延遲或加速能夠影響作物的產量和品質，同時可以影響作物對於乾旱脅迫的耐受性。黑暗方法誘導離體葉片衰老可衡量高粱葉片器官水平上衰老，此方法不僅能夠一定程度上模擬田間葉片的衰老過程，還具有實驗周期短、條件酷應疊和可控、重複性好等明顯優勢。目前在C4作物中，採用黑暗處理研究離體葉片衰老的報導不多，體系尚不完善，限制了衰老調控基因的鑑定和分子機理的深入研究。 高粱趨應婚是一種重要的C4植物研究模式。本研究選取高粱為對象，採用離體葉片黑暗誘多戲歸導處理、以持綠面積量化分析為指標、分析不同培養條件對葉片衰老的影響，建立了暗誘導葉片衰老的研究體系。比較分析了207個高粱自然品種在黑暗培養條件下離體葉片衰老表型，並根據不同品種間葉片衰老起始和衰老速率的差異確定離體葉片的四種衰老模式。挖掘出育種所需的衰老起始晚，衰老速率快的優良實驗材料28份，這些材料能保證較長時間的葉片功能格蒸嫌翻期，同時衰老速率快，保證了營養物質的快速轉移，厚想連提高和保證了高粱生物產量和質量，這類材料可以很好的套用於高粱的遺傳改良育種工作中。利用207份重測序品種的基因型數據，通過關聯分析手段鑑定了調控高粱衰老起始和衰老進程的關鍵遺傳位點，總計53個，候選基因240個。通過已知QTL數據和葉片衰老轉錄組數據，篩選出14個參與高粱離體葉片衰老過程的關鍵候選基因。同時對其中調控葉片衰老的啟動基因OLS1進行功能分析，發現該基因通過調節葉片衰老啟動過程，調節植物開花，進而參與植株衰老過程。深入解析該基因的功能和調控機理，對於作物持綠表型的遺傳改良具有重要意義，希望可以繼續經費支持開展後續研究。

項目摘要

葉片衰老發生在葉片發育的後期，對作物籽粒形成和產量有著重要的影響。葉齡是調控葉片衰老的關鍵因子之一。目前葉齡調控葉片衰老研究主要集中在模式植物擬南芥中，作物中並沒有系統研究，而模式作物和大田作物在葉片衰老模式方面可能存在不同，因此擬南芥葉齡調控的衰老理論並不一定適合作物。因此在作物中研究葉齡調控葉片衰老具有重要的科學意義。本研究擬利用高粱自交系、核心種質資源和已構建的雜交群體，系統建立葉片衰老研究生理生化和遺傳學實驗體系，結合對葉齡調控的不同發育期葉片衰老精細的生理生化表型分析和養分轉運動態變化追蹤，通過關聯分析和QTL定位，探索高粱葉齡調控的葉片衰老啟動與進程速率的遺傳基礎，鑑定影響葉片功能期和營養轉運的衰老調控關鍵基因，為下一步利用分子設計育種技術整合不同的衰老調控節點，定向改良高粱品種，實現增產穩產目標打下基礎。