赤霉素和细胞分裂素相互作用促进小桐子分枝生长的分子机理

        植物分枝或分蘖的特性决定了其株型结构,也与其适应环境能力和种子产量密切相关。植物激素在调控植物分枝生长发育过程中起着关键的作用,长期以来认为生长素、细胞分裂素和独角金内酯是3种主要的分枝调控激素,而赤霉素的作用一直被忽视。我们前期的研究发现赤霉素可以有效促进包括小桐子在内的多种木本植物的分枝生长发育(Plant and Cell Physiology 56 (8): 1655-1666)。但赤霉素促进小桐子分枝生长发育的分子机理及其在调控分枝生长发育过程中与细胞分裂素和独角金内酯等其它激素相互作用的机制有待深入研究。 

        版纳植物园能源植物分子育种研究组博士研究生倪军和赵美丽及其合作者在导师徐增富研究员的指导下,采用比较转录组方法对赤霉素和细胞分裂素相互作用促进小桐子分枝生长的分子机理进行了进一步的研究。通过对赤霉素(GA3) 和 (BA) 处理的腋芽转录组进行比较分析,结果显示,有250个基因受到GA3和BA共同调控。其中,共同下调的基因中有一些NAC家族的转录因子,包括JcNAC1JcNAC2JcNAC3JcNAC5JcNAPJcNAP-like以及JcNAC047同时qPCR分析结果显示,这些NAC基因的表达受到独角金内酯(GR24) 处理的上调,因而推测他们可能参与分枝生长的调控。另外,在GA3和BA处理后,细胞周期基因CDC6CDC45GRF5的表达上调,表明GA3和BA可以通过调节细胞周期机制促进腋芽的生长。更有趣的研究结果是:在腋芽中,BA处理显着显著上调GA生物合成基因JcGA20oxsJcGA3ox1的表达,同时下调GA降解基因JcGA2oxs的表达,因而说明细胞分裂素促进分枝可能部分是通过提高GA的含量来实现的。该比较转录组学研究结果,为进一步阐明植物激素相互作用调控木本植物分枝生长发育的分子机理奠定了基础。 

        上述相关研究结果以Comparative transcriptome analysis of axillary buds in response to the shoot branching regulators gibberellin A3 and 6-benzyladenine in Jatropha curcas为题,发表在Scientific Reports(7, Article number: 11417)上。 

        该研究得到了国家自然科学基金项目(31670612,31500500和31370595)和中国科学院植物种质资源创新项目(ZSZC-014)的资助。

GA3和BA处理三周龄小桐子幼苗促进腋芽生长

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健康食用油料植物星油藤的根茎基腐病的病原菌被鉴定

        星油藤 (Plukenetia volubilis L.)又名美藤果、南美油藤,英文称为Sacha Inchi或Inca peanut,为大戟科多年生木质藤本植物,种子含有41–54%的油以及25–27% 的蛋白质。星油藤种子油中的2种人体必需多元不饱和脂肪酸a-亚麻酸(ω-3类,简称ALA)和亚油酸(ω-6类)的含量达到86%以上,其中ALA含量高达48-54%,因此被认为是一种极具发展潜力的健康食用油料植物。中国科学院西双版纳热带植物园在2006年将从南美洲引种星油藤并试种获得成功,目前已在我国云南的西双版纳、普洱、元江和德宏等地以及海南、广东、贵州、广西等广大热带地区和干热河谷地区进行种植,并已推广到泰国和老挝等东南亚国家。但是近年来,一种星油藤根茎基腐病在田间迅速蔓延,种植3年以上的植株发病率超过50%。该病害症状表现为根和茎基部逐渐腐烂、植株生长迟缓、叶片变黄、枝条枯萎,最后导致全株枯死。该该病害近年来成为影响星油藤推广种植的主要问题,因此分离和鉴定星油藤根茎基腐病的病原菌,并进一步防治该病害是亟待解决的问题。

中科院西双版纳热带植物园能源植物分子育种研究组的博士研究生柴霞等人在徐增富研究员的指导下,与云南农业大学农业生物多样性与病虫害控制教育部重点实验室的李成云教授团队合作,最近从西双版纳星油藤田间分离、鉴定了一种星油藤根茎基腐病的病原菌。根据形态学和分子生物学鉴定结果,并采用柯赫氏法则 (Koch’s postulate) 验证,确定分离到的病原菌是一种真菌,为尖孢镰刀菌 (Fusarium oxysporum),纯化得到的菌株命名为FoPvo1。这是第一次报道土传真菌尖孢镰刀菌在我国引起星油藤根茎基腐病,为进一步开展星油藤病害防治研究奠定了基础。此前,中国热带农业科学院环境与植物保护研究所黄俊生研究团队报道了在海南有另外一种真菌,即茄病镰刀菌 (Fusarium solani) 可引起星油藤的藤蔓枯萎 (vine wilt)病。

上述研究结果以First Report of Root and Basal Stem Rot in Sacha Inchi (Plukenetia volubilis) Caused by Fusarium oxysporum in China为题,已在线发表于Plant Disease (https://doi.org/10.1094/PDIS-06-17-0784-PDN)。

星油藤根茎基腐病的病害症状及其病原菌尖孢镰刀菌的形态特征

 

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