PBJ|根特大学植物生物技术与生物信息学系Dirk Inzé团队与植物系统生物学中心发现实验室与大田环境基因表达量有显著差异!

为了揭示作物抗逆性和产量增加的分子机制,研究者通常将条件设置在高度受控的培养室。在过去几十年,这些实验室研究很好的帮助我们理解了关键基因如何提高作物产量稳定性及其他很多性状,但是其中许多单基因性状并不能很好的转化为大田应用,例如异位表达PLASTOCHRON1 (PLA1)。

比利时根特大学植物生物技术与生物信息学系Dirk Inzé团队与植物系统生物学中心联合在国际知名杂志Plant Biotechnology Journal上联合发表题为”From Lab to Field: yieldstability and shade avoidance genesare massively differentially expressed in the field”论文。

作者通过两年实验,在培养室和大田分别种植了异位表达PLA1的转基因和非转基因植株。取样,RNAseq,分析后发现634个基因出现很强烈的差异表达,其中213个基因在大田环境下表达较高,421个基因在培养室环境下表达较高。作者通过分析,发现大田和培养室不同环境下的PLA1基因差异表达量要远远的高出超表达PLA1植株的提高表达量。

与培养室相比,在实验室中赋予非生物胁迫耐受性的几个基因在田间被大量上调,例如VQ43,VQ45和VQ1(fig.1),这些基因的在不同环境下上调表达差异也远远高于超表达所获得的表达量差异。该研究还发现除非生物胁迫耐受性相关基因的高差异表达外,培养室和田间种植的植物在避光反应方面也有所不同,例如涉及激素调节,光照和开花的基因,例如SAUR,IAA,ABA诱导蛋白。此外,编码叶绿体、参与光致变色的蛋白质和在花色苷生物合成中起作用的蛋白质是也本研究中作为培养室和大田比较的一个主要因素。在此研究中,也有一些控制玉米避光响应特征的相关物质(生长素、赤霉素、油菜素内酯)所对应的基因也受到了差异表达。

整个研究作者通过转录组数据分析,阐释了一些逆境基因在田间条件下的表达量远高于培养室,甚至高过了通常条件下超表达所获得的表达量的观点。我们以后的研究工作也可以增加分析田间的RNA-seq数据更进一步筛选抗逆基因,提高抗逆基因转化的实用性。

Fig. 1

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13269

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