西北农林科技大学联合德国基尔大学揭示BnTFL1-BnGF14nu-BnFD模块调控甘蓝型油菜花发育与株型的分子机制

如题所述

揭示作物基因奥秘,甘蓝型油菜新进展



在油料作物的世界中,油菜扮演着至关重要的角色,作为国产食用油的主要来源,其产油量占据了国产油料作物的半壁江山。对于我国的粮食安全,尤其是冬闲田区的三熟制扩种,短生育期品种的缺乏是重大挑战。然而,同时影响花发育和株型的关键基因研究却相对匮乏。西北农林科技大学与德国基尔大学的科研团队联手,近日在国际期刊The Crop Journal上发表了一篇重要论文,“BnTFL1-BnGF14nu-BnFD模块调控甘蓝型油菜花发育与株型的分子机制”,为作物育种领域带来了一次突破性的发现。



研究者们在甘蓝型油菜自交系‘K407’中,通过精细的基因编辑技术,揭示了BnTFL1这一磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族成员的神秘力量。他们成功敲除了该基因的五个拷贝——BnaA03.TFL1、BnaA10.TFL1、BnaC02.TFL1、BnaC03.TFL1和BnaC09.TFL1——发现每减少一个拷贝,油菜的花序结构、开花时间、生育期和种子大小都将发生显著变化(图1图2)。令人惊喜的是,这五个拷贝的BnTFL1基因显示出明显的累加效应,揭示了它们在调控油菜生长上的协同作用。



进一步的分子研究揭示了BnaA10.TFL1在调控过程中的核心作用。它通过与桥梁蛋白BnaA05.GF14nu和转录因子BnaA08.FD形成三元复合体(图3),调控开花整合因子和分生组织特征基因的表达,从而精准地控制着花的发育和株型的塑造(图4)。这一发现不仅扩展了我们对油菜生物学的理解,也为分子育种策略的创新提供了宝贵的基因模块和材料支持。



西北农林科技大学的在读博士生王建军和硕士生张弛在这项研究中贡献卓著,共同成为第一作者,德国基尔大学的Christian Jung教授和陈明训教授则作为共同通信作者指导了这项前沿研究。他们的研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省重点研发计划以及西北农林科技大学博士后基金和杨凌种业创新中心等项目的大力支持(图5)。



这一系列的发现和技术创新,无疑为我国油菜产业的高质量发展注入了新的活力,预示着未来在耐密、早熟且适于机械化收割的油菜新品种培育上将有重大突破。让我们共同期待这些科研成果在实际农业生产中的广泛应用,为保障我国食用油供给安全作出更大贡献。



图1 BnTFL1调控甘蓝型油菜花与花序发育示意图

图2 BnTFL1调控甘蓝型油菜株型及种子和角果发育图

图3 BnaA10.TFL1-BnaA05.GF14nu-BnaA08.FD三元复合体示意图

图4 BnaA10.TFL1调控基因表达的关键作用

图5 研究团队合影

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