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McSteen实验室找到了制作玉米穗的新基因

由密苏里大学玉米遗传学家PaulaMcSteen领导的一个科学家小组已经确定了一种在玉米中形成耳朵所必需的基因。

新研究出现在杂志分子植物,延伸了对玉米植物不同部分如何发展的不断增长的生物学理解,这是作为全球粮食供应主体的作物的重要信息。

“玉米是一种极其重要的作物,而耳朵是植物产量最重要的器官。了解控制这一过程的基因以及它们如何在分子水平上共同发挥作用对于提高作物产量至关重要,“McSteen说,他是生物科学的副教授。艺术与科学学院和ChristopherS.Bond生命科学中心的首席研究员。“我们从玉米中收集的信息也可能适用于其他谷物,包括大米和小麦,因为它们也会在树枝上形成谷物。”

研究人员发现一种名为barrenstalk2或ba2的基因,影响腋生分生组织的发育,腋生分生组织是产生耳朵的特殊细胞。随着玉米植物的生长,这些细胞在茎的节点处形成。这些节点看起来像茎中的微小凹槽或凹痕。当植物准备好制作耳朵时,这些细胞开始分裂并从茎中萌芽。这些芽伸长形成耳芽,最终成为可收获的耳朵。这个过程是通过将一种叫做生长素的激素传递给指示细胞产生耳朵的节点来启动的。

找到产生耳朵或其他器官所需的基因否则,遗传学家会寻找不能正确制造器官的植物。ba2基因突变的植物从不会产生耳朵,因此称为“贫瘠茎”。突变植物没有形成耳朵的凹槽,这表明该基因在耳塞形成之前起作用。ba2突变体是在一个巨大的遗传筛选中发现的玉米植物无法制作耳朵,该基因通过分子标记到2号染色体鉴定。

此前的筛选鉴定了一个不同基因的突变,称为贫瘠的stalk1或ba1,这对于制作耳朵也很重要。该另一基因在控制耳朵发育的分子信号传导途径中起关键作用。为了测试新鉴定的荒秆植物是否存在不同的问题,研究人员进行了遗传杂交,称为互补试验,并得出结论,他们在植物中观察到的表型是由完全不同基因的突变引起的。

“有趣的是,这实际上是一个失败的案例,”McSteen说。“我们发现我们的变异先前已经在1930年被确定和定性,但在这些年间已经丢失了一段时间。能够重新发现它并将其重新添加到库存中是令人兴奋的。”

通过一系列额外的分析,科学家发现ba2基因与ba1基因在遗传上相互作用,相应的蛋白质形成复合物.ba2也与已知调节ba1的其他基因相互作用。这些研究结果共同证明ba2与ba1处于相同的分子信号传导途径,这两个基因共同协调以调节耳朵的发育。

“最终目标是确定所有参与控制玉米穗的方式和时间的遗传参与者制作完成。通过鉴定这个新基因并显示它与BA1形成复合物来控制分生组织发育,我们已经能够将这个重要的故事带到比以前所知的更进一步,“McSteen说。”

(责任编辑:风采彩票app)

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