近日,安徽師范大學生命科學學院王程亮博士(特任教授,博士生導師)在種子休眠與壽命方面的研究成果發(fā)表在植物生物學研究領(lǐng)域的全球頂級期刊《The Plant Journal》。該雜志創(chuàng)刊于1991年,是植物科學領(lǐng)域三大著名期刊(The Plant Cell、Plant Physiology和The Plant Journal)之一,刊發(fā)植物生物學研究領(lǐng)域最為重要的研究成果。
種子壽命是重要的農(nóng)藝性狀,種子壽命的長短與種子休眠、活力密切相關(guān)。種子壽命最直接的表征是種子萌發(fā),而種子萌發(fā)又影響植物幼苗的形態(tài)建成等。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上直接影響生產(chǎn)成本和作物產(chǎn)量,在生態(tài)系統(tǒng)上還影響著物種的地理分布與繁殖。因此,挖掘和研究種子壽命基因及調(diào)控機理為當前的研究熱點。
王程亮博士前期通過基因芯片的方法鑒定了一種病程相關(guān)的β-1,3-葡聚糖苷酶基因BG14。通過免疫組化及亞細胞定位等實驗,發(fā)現(xiàn)該基因在種子中高表達且定位于細胞壁,胼胝質(zhì)與細胞壁上的胞間連絲(PD)完全重疊;對其突變體、回復突變(RE)和過表達(OE)等遺傳材料的種子進行老化處理,發(fā)現(xiàn)BG14的突變降低了種子壽命(萌發(fā)率顯著降低)。后續(xù)的生理生化實驗發(fā)現(xiàn)在種子發(fā)育起始到成熟期,bg14突變體中胼胝質(zhì)大量沉積而野生型、RE和OE中逐漸消失,BG14蛋白可直接降解胼胝質(zhì);DANS實驗進一步證實bg14突變體種子壽命的下降,是由于BG14的突變造成胼胝質(zhì)的沉積降低了胞間連絲透性所致。同時胼胝質(zhì)的動態(tài)變化可作為胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)錄抑制ABA合成基因的表達造成內(nèi)源ABA含量降低從而降低bg14突變體種子休眠的程度,這種調(diào)控種子休眠的機制與ABA1的調(diào)控機制可能是平行關(guān)系。該研究對于挖掘與鑒定種子壽命相關(guān)的基因,保存種質(zhì)資源和食品安全堅定了重要的理論基礎(chǔ)。
該論文于2023年1月11日在線發(fā)表,王程亮博士為論文的獨立第一作者。王程亮博士主要從事種子壽命的分子機制研究,以糖苷水解酶為目標已經(jīng)取得了多項重要的成果,2020年以獨立第一作者發(fā)表一篇研究論文在著名期刊《New phytologist》,同時主持國家自然科學基金、蕪湖市基礎(chǔ)研究項目等。
圖BG14調(diào)控種子壽命與休眠的模型
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.16102
新聞鏈接:https://www.ahnu.edu.cn/info/1104/55060.htm
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