学术进展

我院张德强教授团队在解析林木响应赤霉素方面取得重要进展

[发布日期:2016-05-17 点击数: ]

赤霉素(GA)作为重要的植物生长调节剂,在种子萌发、茎伸长与花发育等诸多方面具有重要的调控作用,但响应GA诱导的遗传因子有哪些,这些遗传因子间又是如何协同互作调控木材产量与品质性状还知之甚少。为此,张德强教授团队以毛白杨优良无性系为材料,在全球范围内率先完成了林木编码与非编码RNA序列响应赤霉素的研究工作,两项研究成果均于近期发表在国际著名植物学杂志《Journal of Experimental Botany》上(影响因子为5.526)。

该研究利用基因组重测序、SNP检测、RNA-Seq等技术手段,确定了在赤霉素处理下非编码RNA与mRNA转录水平的变化。选用多基因、多位点关联作图模型,分别从不同角度解析了差异表达的光合相关基因与lncRNA内常见SNP位点对林木生长与木材纤维品质性状的加性、显性与上位性遗传效应。研究发现了410个lncRNA可以响应赤霉素处理,并确定了939个顺式调控的靶基因和965个反式调控靶基因。功能分析显示,这些靶基因参与纤维素与果胶的生物合成及生长素的信号传导途径。联合遗传学分析表明,分别来自lncRNA及其靶基因的112、1014个SNP位点与生长及木材品质性状显著关联。同时,确定了47个来自于赤霉素响应通路上的基因与光合、生长及木材品质性状显著关联,上位性效应模型验证了来自该通路上37个基因具有显著的上位性,表明这些基因之间存在重要的遗传互作效应。研究首次提出了在调控通路研究中应将RNA-Seq、启动子富集分析与上位性效应联合解析基因互作的新方法,强调了基于生物学途径上多基因关联作图模型在揭示树木重要数量性状主要遗传变异效应方面的优势,为推动林木数量性状遗传改良进程提供了新的理论。

上述两项研究成果的第一作者分别为张德强教授团队的青年教师谢剑波博士,与在读博士生田佳星同学。这是张德强团队自2012年开创林木功能基因标记连锁-连锁不平衡联合作图研究以来,在林木数量性状遗传变异研究方面取得的又一次突破,巩固了我校在林木基因标记辅助育种方向国内领先,国际知名的地位。
附:文章链接:
http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2016/02/22/jxb.erw057
http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2016/04/18/jxb.erw151