研究人员破解了决定棉花叶片形状的遗传密码
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研究人员知道，叶子形状的变化可能意味着农民利润的巨大差异。现在，一项新的发现为植物育种者提供了关键的遗传信息，他们需要开发出能够充分利用这些叶片形状差异的作物品种。
在12月20日发表的一篇论文中美国国家科学院院刊来自丹佛斯植物科学中心、美国农业和棉花公司的研究人员和同事描述了他们如何使用基因组和分子工具找到决定陆地棉花主要叶片形状的DNA序列的位置。
研究人员还描述了他们如何操纵遗传密码，以潜在有益的方式改变棉花叶片的形状。
北卡州立大学作物和土壤科学系副教授、该项目的首席研究员瓦苏·库拉帕蒂(Vasu Kuraparthy)说，这一发现代表着朝着开发产量更高、成本更低的棉花品种迈出了重要的一步。
科学家们已经认识到，与秋葵的叶子一样，叶子有五个深叶的棉花植物，比研究人员所说的“正常”叶子对农民有好处。研究生时期曾在库拉帕蒂实验室工作的博士后研究员瑞安·安德烈斯(Ryan Andres)博士说，所谓的“秋葵”叶棉比产量稳定的“正常”叶棉品种更不容易发生铃腐病。
安德烈斯补充说，秋葵的叶子还可以使喷雾更均匀地散布在植物上，并且与棉花的高开花率和早成熟率有关。
为了确定他们是否找到了控制棉花主要叶片形状的DNA序列，研究人员用一种改良的病毒感染了秋葵叶片植物，这种病毒使目标基因沉默。这导致植物暂时长出了正常的叶子，直到植物克服了实验病毒，恢复了秋葵的叶子形状。
Kuraparthy和Andres说，他们希望这种叶片结构能产生一种理想的棉花品种，或者说是理想型，能够结合两种叶片形状的优点。
“我们能够创造我们的理想，但只是在短暂的方式。有一天，我们希望能够以一种可遗传的方式做到这一点，而第一步是找到基因，并证明这是基因，这些是导致这些变化的基因多态性。”“这项研究做到了这一点。”
-岸-
给编辑的说明研究摘要如下。
陆地棉(棉棉)的主要叶形是由一个晚期分生组织IDENTITY-1基因的修饰所决定的。
作者: Ryan Andres, Viktoriya Coneva, Margaret H. Frank, John R. Tuttle, Luis Fernando Samayoa, sangwon Han, Baljinder Kaur, Linglong Zhu, Hui Fang, Daryl T. Bowman, Marcela ro哈斯- pierce, Candace H. Haigler, Don C. Jones, James B. Holland, Daniel H. Chitwood, Vasu Kuraparthy
发表: 12月20日;美国国家科学院院刊
摘要不同植物的叶子形状差别很大。叶片是作物光合物质的主要来源，了解叶片形态变异的遗传基础对提高农业生产力至关重要。叶片形状在棉花改良中发挥了独特的作用，因为育种者选择了由单一基因座秋葵(L-D1)产生的全叶和裂叶形态，秋葵(L-D1)负责棉花的主要叶片形状。L-D1位点不仅在棉花中具有重要的农业意义，而且通过开创性的嵌合和形态计量学研究，它对叶片发育的基础知识做出了贡献。本研究表明，拟南芥中与LATE MERISTEM IDENTITY1 (LMI1)基因同源的HD-Zip转录因子是L-D1位点的致病基因。经典秋秋叶形等位基因在启动子上有一个133 bp的串联重复，与表达升高相关，而在假定的野生型正常等位基因的第三外显子上有一个8 bp的缺失，导致编码序列移位和截断。结果表明，亚秋葵是产生秋葵等位基因的四倍体棉花的祖先叶形，而正常是一个衍生的突变等位基因，它开始占主导地位，并决定了栽培棉花的叶形。在秋葵品种中，病毒诱导的lmi1样基因沉默(VIGS)足以诱导正常的叶片形成。该基因赋予叶片的发育变化与光合转录组特征有关，证实了育种者利用该基因生产优质棉花理想型。
