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中国热科院椰子所在油棕开花及雌雄花分化发育机制研究方面取得新进展
  作者: 周丽霞   来源: 椰子研究所  日期: 2023-09-08   点击:        打印  ] 我要分享

中国热带农业科学院椰子研究所油棕研究团队在miR156-SPL分子模块调控油棕开花及雌雄花分化和发育方面取得新进展。团队通过生信分析与实验验证对miR156-SPL的序列特征及表达进行分析,根据SPL基因功能的不同,分别获得一类与营养生长向生殖生长过渡相关的EgSPL基因,一类与雌、雄花分生组织特性转变相关的SPL基因,为油棕开花分子机制及雌雄花分化研究提供新思路。

植物开花是从营养生长向生殖生长过渡的一个重要阶段,准确的开花时间及雌/雄花比例对于繁殖至关重要。植物miRNA是基因表达的重要调节因子,其靶向作用于SQUAMOSA promoter binding protein-like (SPL)。在拟南芥中,营养生长向生殖生长的过渡是由miRNAs的丰度减少及由此引起的靶基因表达上调来实现。一年生植物开花的机制阐释较为清楚,对多年生植物的开花机制研究较少,油棕作为世界上产油效率最高的油料作物,达到年限后,每个月都会有花苞抽出与开放,其花为雌雄同株异序,阐释miR156-SPL在油棕开花途径及雌雄比例的调控机制,为提高产量及缩短生物育种提供科学依据。

SQUAMOSA promoter binding protein-like (SPL)含有一个高度保守的SBP结构域,本研究首次发现油棕含有24个SPL同源基因,该基因成员不均匀的分布在油棕9条染色体上。利用系统进化分析将新鉴定获得的EgSPL和拟南芥AtSPL构建进化树,将24个EgSPL基因分为5组。GSDS.2.0 基因结构和保守基序分析表明,不同进化分支中的EgSPL基因的外显子/内含子数据及其蛋白基序组成差异明显。根据已知功能的SPL对油棕EgSPL基因的功能进行分析,发现油棕EgSPL基因成员与开花这一生命活动紧密相关,进而本研究分析了microRNA156(miR156)的作用位点,24个EgSPL基因中共有14个基因含有miR156作用位点,其中EgSPL02和EgSPL12在油棕雄花中特异性表达,EgSPL07、EgSPL08和EgSPL22在雌花中特异性表达;同时EgSPL13和EgSPL17在油棕营养器官和生殖器官中表达极显著。该研究结果初步推测EgSPL02、EgSPL07、EgSPL08、EgSPL12和EgSPL22在miR156的调控下对油棕雄性和雌性花序的分化及发育具有调控作用,EgSPL13和EgSPL17在油棕由营养生长向生殖生长的过渡过程中发挥重要的调控作用。


 该研究成果以“Genome-Wide Analysis of SPL/miR156 Module and Their Its Expression Analysis in Vegetative and Reproductive Organs of Oil Palm (Elaeis guineensis)”为题发表于《International Journal of Molecular Sciences》(中科院二区,IF=5.6)。中国热科院椰子研究所周丽霞副研究员为论文第一作者,该研究获海南省自然科学基金资助。