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TUhjnbcbe - 2021/8/12 15:30:00
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籽粒大小是作物产量和质量的重要组成部分,籽粒一直是小麦等作物广泛研究的主题。目前已经确定了大量控制小麦粒重的数量性状位点(QTL),尽管大多数还没有完全验证和克隆。许多籽粒大小和粒重基因与植物激素有关,包括TaCKX6-D1、TaTGW6-A1和TaTGW-7A。尽管植物激素被认为在早期籽粒发育中起着重要作用,但它们参与的机制在很大程度上仍不清楚。特别是关于吲哚-3-乙酸(IAA)在籽粒发育中的作用,有相互矛盾的报道。TaTGW6和TaTGW-7A都是不活跃的等位基因,有报道称它们通过降低发育中籽粒的生长素水平来增加籽粒大小。这一说法需要进一步证实,因为其它研究表明IAA含量与小麦籽粒饱满度呈正相关。前人利用日本晴(Nipponbare)和印度地方品种Kasalath的回交自交系,对水稻千粒重(TGW)的主效QTL进行高分辨率定位,首次在水稻中鉴定出TGW6。因此,作者就前人的研究,提出有关TaTGW6的两个问题:1、小麦籽粒发育过程中有多少TaTGW6-like基因表达?2、小麦籽粒发育过程中是否存在IAA-Glc?作者还调查了水稻是否也有多个TGW6-like基因。最后,作者开始重新研究TGW6-like基因在水稻和小麦中表达的时间和空间。MuhammedRezwanKabir等人于年2月24日在TheoreticalandAppliedGenetics上发表了题为“ReinvestigationofTHOUSAND?GRAINWEIGHT6grainweightgenesinwheatandriceindicatesaroleinpollendevelopmentratherthanregulationofauxincontentingrains”的文章。对粒重基因TaTGW6和OsTGW6的系统发育、表达分析以及底物利用率的研究表明,TGW6不调节籽粒生长素含量,但可能影响花粉发育。TaTGW6和OsTGW6是一个大的基因家族的成员,这个基因家族经历了主要的谱系特异性的基因扩张。小麦有9个基因,水稻有3个基因编码的蛋白质与TGW6的氨基酸同源性超过80%,这使得人们很难想象单个不活跃的等位基因如何对谷物中的IAA水平产生重大影响。在本研究中,作者发现TaTGW6和OsTGW6在发育中的籽粒中都不表达。相反,这两个基因及其相近的同源物只在萌发前的花序中表达;TaTGW6特别是在有丝分裂前的小孢子中表达。这一发现,加上作者的观察表明:与游离IAA相比,发育中的小麦籽粒中Ester-IAA的水平无法检测到,并且不表达IAA-葡萄糖合酶,说明TaTGW6和OsTGW6不能通过IAA-葡萄糖的水解来调节籽粒大小。相反,它们与水稻OsSTRL2的相似性表明它们在花粉发育中起着关键作用。

结果:

1、小麦和水稻都有许多TGW6?like的蛋白

Table1ListofTaTGW6homologuesincludinglocusIDandlocation,sizeofgeneproduct,aminoacididentitytoTaTGW6andnumberofintrons

Table2ListofOsTGW6homologuesincludinglocusIDandlocation,sizeofgeneproduct,aminoacididentitytoOsTGW6andnumberofintrons

Figure1PhylogenetictreeshowingrelationshipsbetweenTGW6proteinsfromTriticumaestivum(Traes)andOryzasativa(Os).

2、TaTGW6、OsTGW6和它们的分支I同系物在早期花序中表达,而不是在发育中的籽粒中表达

Figure2HeatmapdepictingexpressionofTaTGW6geneanditshomologuesbasedonRNA-seqdatafromChineseSpringinexpVIP(

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