生菜叶为啥卷曲?或与这个基因有关

2022年9月15日08:25:02生菜叶为啥卷曲?或与这个基因有关已关闭评论


    记者7月18日从华中农业大学获悉,该校园艺植物生物学教育部重点实验室匡汉晖教授课题组在《实验植物学杂志》发表论文称,他们的研究阐明了LsKN1基因调控生菜叶卷曲性状的遗传和分子机理。
    生菜常被用来做色拉、火锅配菜等,是世界上最受欢迎的蔬菜之一,其叶片形态直接关系到其感官品质。
    一般而言,一个叶卷曲的生菜品种和一个叶平整的生菜品种杂交,构建了叶卷曲表型的遗传分离群体。遗传定位发现该群体中的一个叶卷曲主效QTL(数量性状基因座),即LsKN1基因。研究人员通过互补实验和CRISPR/cas9敲除实验,验证了该基因调控叶卷曲的机制。
    据介绍,LsKN1基因在不同遗传背景下,可引起不同叶形变化。实验室前期研究结果表明,该基因的上调表达还导致生菜结球和掌状缺刻。LsKN1基因通过不同分子信号途径调控不同性状,并在不同遗传背景下出现不同的表型。这次的研究发现,LsKN1是影响细胞分裂素和赤霉素合成与降解途径的关键基因,提高生菜叶片中分裂素含量,降低赤霉素含量,可导致细胞面积变大、细胞数量增多、次级叶脉变细密,以及叶脉细胞和叶肉细胞发育紊乱,最终导致卷曲叶片的形成。
    卷叶品种中LsKN1基因的上调表达由第一个外显子上一个CACTA转座子插入导致。本研究在遗传转化过程中,偶然获得3株CACTA转座子发生转座的突变体,这3个突变体的表型由卷叶恢复为平叶,再次证明LsKN1基因中CACTA转座子的插入是卷曲叶片形成的致变因子。该研究进一步丰富了叶发育理论,将为生菜遗传育种提供理论支持。
    生菜叶为啥卷曲?或与这个基因有关
    图1. 生菜叶卷曲形态学基础
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    图2. LsKN1促进细胞分裂素(A-E)并抑制赤霉素(F-L)的合成,导致叶片卷曲
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    图3. LsKN1基因中CACTA元件的转座导致基因表达量下降,产生平整叶片
    原文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/erac311