玉米在农业与经济中占据重要地位。玉米籽粒的糊粉层中富含蛋白质、脂质、膳食纤维、矿物质和B族维生素等营养物质,增厚的糊粉层能有效提升玉米籽粒营养价值。此外,糊粉层发育直接影响玉米产量。培育糊粉层增厚的品种,有利于玉米营养品质改善与产量提升。目前,可供育种应用的多糊粉层基因及其种质资源较为缺乏,调控糊粉层增厚的分子机制仍不清晰。
近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所陈化榜团队以一个玉米籽粒糊粉层增厚的自交系HJ1F为研究对象,通过与玉米自交系B73、Mo17、W22正反交进行遗传分析,发现HJ1F糊粉层增厚由隐性单基因控制。团队将其命名为ZmMAL3(Multiple aleurone layers)。
团队通过图位克隆手段获得ZmMAL3的候选基因,发现该基因编码ADP-焦磷酸化酶,是淀粉生物合成的关键限速酶,Shrunken2(Sh2)与Brittle2 (Bt2)分别编码其大亚基和小亚基。细胞学分析结果显示,bt2突变体籽粒同样具有糊粉层增厚表型。进一步测定表明,sh2突变体油分含量为9.22%,较野生型籽粒增加103.53%;蛋白质含量为16.96%,较野生型籽粒增加38.48%;bt2突变体油分含量为9.57%,较野生型籽粒增加95.41%;蛋白质含量为15.37%,较野生型籽粒增加37.88%。同时,sh2和bt2突变体籽粒矿质元素总量分别增加50.88%和50.06%。转录组分析结果显示,在糊粉层形成过程中,脂质合成相关基因表达量在sh2和bt2突变体中显著提高,差异基因富集在脂肪酸和氨基酸代谢通路中。
研究还发现,ZmDof3的RNAi家系和nkd2突变体的籽粒都具有糊粉层增厚表型,这两个基因也是sh2和bt2糊粉层发育过程的共同差异基因。酵母单杂交实验、β-半乳糖苷酶活性以及荧光素酶报告实验证实了ZmDof3和NKD2可以结合Sh2和Bt2的启动子。
该研究丰富了糊粉层发育的分子调控网络,初步解释了淀粉代谢与糊粉层发育之间的联系,为高营养玉米育种提供了理论基础与材料支撑。
相关研究成果在线发表在《植物生理学》(Plant Physiology)上。研究工作得到国家重点研发计划的支持。
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淀粉合成关键基因Sh2/Bt2调控玉米糊粉层发育的分子机制
近日,教育部印发通知部署开展“24365校园招聘服务”全国教育系统2025届高校毕业生招聘活动,积极为高校毕业生与用人单位搭建人才供需精准对接平台,引导更多高校毕业生到教育行业就业,为加快建设教育强国提供有力人才 当地时间11月3日至4日,教育部副部长陈杰率团访问秘鲁。在秘期间,陈杰与秘鲁教育部部长摩根·克罗举行会谈,并签署两国新一轮教育合作谅解备忘录。 陈杰表示,近年来,在两国元首战略引领下,中秘教育合作取得丰硕成果。 家庭是孩子的第一个课堂,家长是孩子的第一任教师。家长的言传身教,对孩子人格形成、习惯养成、价值观确立等各方面有着持久而深刻的影响。新近出台的《学前教育法》是明晰了学前教育阶段家长的 中国教育报-中国教育新闻网讯(特约通讯员 苏勤)日前,内蒙古通辽市确定科尔沁区为全市首批深化新时代教育评价改革试点地区,通辽市第一中学等22所学校(幼儿园)为全市首批深化新时代教育评价改革试点 中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 陈朝和)11月6日—7日,由教育部幼儿园园长培训中心、四川省教师发展中心主办的教育部新时代“双名计划”何云竹·陈宴名园长工作室联合研修活动暨第四届全国幼 习近平总书记在全国教育大会上强调,要深入推动教育对外开放,统筹“引进来”和“走出去”,不断提升我国教育的国际影响力、竞争力和话语权。南京工业职业技术大学前身是黄炎培先生于1918年创建的 。本文链接:研究揭示淀粉合成关键基因调控玉米糊粉层发育的分子机制http://www.sushuapos.com/show-12-1936-0.html
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