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基因组体操帮助高粱植物抗旱

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2019年12月09日 16:07:34 游览量: 154

简述:

炎热的温度和干燥的土壤是高粱植物无法比拟的-这种谷物作物原产于非洲和澳大利亚,即使在会使其他植物变成棕色

炎热的温度和干燥的土壤是高粱植物无法比拟的-这种谷物作物原产于非洲和澳大利亚,即使在会使其他植物变成棕色,易碎和贫瘠的条件下,也将保持绿色和高产。

在本周的杂志上发表的一项新研究的美国国家科学院的诉讼提供了在工厂如何行使在精致的控制首先详细看看它的基因组交换一些基因上和某些基因关闭在水资源匮乏的第一个迹象,并再次当水返回时,当周围环境变得严峻而干旱时能够生存。

基因组体操帮助高粱植物抗旱

加州大学合作推广专家佩吉·莱莫克斯(Peggy Lemaux)表示:“高粱确实是耐旱的,如果我们了解到它如何能够如此耐旱,那么也许我们可以以相同的方式帮助其他一些植物生存。” ,伯克利大学植物与微生物生物学系,论文的共同作者。

庞大的数据集是从17个星期在加利福尼亚中央山谷的空地上生长的高粱植物的400个样品中收集的,揭示了该植物响应干旱调节了总共10,727个基因或其基因组的40%以上的表达强调。其中许多变化发生在植物缺水一周后的一周内,或者在几周不浇水后第一次浇水后。

这些数据是作为高粱干旱反应的表观遗传控制(EPICON)项目的一部分收集的,该项目历时五年,耗资1230万美元,旨在研究高粱植物如何在干旱胁迫下生存。EPICON研究是加州大学伯克利分校的研究人员与加州大学农业和自然资源(UC ANR),能源部联合基因组研究所(JGI)和该机构的太平洋西北国家实验室(PNNL)的科学家之间的合作伙伴关系。

为了进行这项研究,研究小组连续三年在Parlier的UC Kearney农业研究和推广中心(KARE)上,在三种不同的浇水条件下种植高粱植物-开花前干旱,开花后干旱和节水控制。加利福尼亚

在生长季节的每个星期,研究团队的成员都会从选定植物的叶子和根部仔细地采集样品,并在野外建立一个流动实验室,在那里他们可以迅速冷冻样品,直到对其进行分析为止。然后,JGI的研究人员对每个样品中的RNA进行了测序,以创建转录组数据,该数据揭示了该植物成千上万个基因中的哪些在特定时间被转录并用于制造蛋白质。

最后,由加州大学伯克利分校统计教授和研究资深作者伊丽莎白·普多姆(Elizabeth Purdom)领导的统计学家对大量的转录组数据进行了分析,以查明基因表达随植物的生长,干旱或干旱状况的变化而变化。

“我们非常仔细地控制了浇水条件,并且在高粱的整个发育过程中进行了采样,因此[研究人员]实际上可以利用这些数据不仅用于研究干旱胁迫,而且可以用于研究植物发育,” Lemaux说。

研究人员注意到转录组数据中一些有趣的模式。首先,他们发现在干旱条件下关闭了一组已知的基因,这些基因可帮助植物与生活在其根部的一种真菌建立共生关系。这组基因表现出了他们观察到的最显着的基因活性变化。

JGI的研究员,该论文的合著者约翰·沃格尔说:“这很有趣,因为它暗示了植物在干燥时会关闭这些与真菌的联系。” “这与发现表明这些真菌在根周围的丰度同时在下降的结果相吻合。”

其次,他们注意到某些已知与光合作用有关的基因也因干旱而关闭,并在干旱恢复期间出现。沃格尔说,尽管团队尚不知道这些变化为何对工厂有帮助,但他们为后续工作提供了有趣的线索。

当前论文中的数据显示了在单个生长季节中植物在正常条件和干旱条件下的转录组。将来,研究小组还计划发布其他两年的实验数据,以及蛋白质组学和代谢组学数据。

“人们真的回避了在野外进行此类实验,而是在实验室或温室的受控条件下进行这些实验。但是我相信,投入到我们的时间和资源上的回报将会得到回报,就了解现实世界的干旱状况而言,我们获得的答案的质量。” Lemaux说。

文章链接://jksh/6956.html

文章标题:基因组体操帮助高粱植物抗旱