西北农林科技大学联合宁夏农林科学院发现小麦春化基因Vrn-A1新等位变异
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阅读： 2022/11/11 16:47:54
以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部
冬小麦需要经历冬季的低温才能在春季开花，这个过程被称为春化。春化确保了冬小麦开花发生在春季，保证了产量和品质。春化基因是控制小麦开花的重要基因，决定小麦冬春生长习性，在小麦对复杂环境的适应过程中起着重要作用。小麦的冬春生长习性主要由Vrn-1的三个同源基因控制，其中Vrn-A1的效应最为显著。中国是世界最大的小麦生产和消费国，按照种植自然条件等可划分为10个主要麦区，不同麦区的自然环境具有明显差异，表明中国小麦品种中蕴藏着丰富的春化基因等位变异。为应对极端气候变化加剧和频发的挑战，亟需培育出适应性更强的遗传多样的小麦新品种。因此，在中国小麦中挖掘小麦春化基因Vrn-A1的新等位变异，可为广适小麦育种提供优异的种质资源。
近日，西北农林科技大学农学院张晓科教授团队联合宁夏农林科学院农作物研究所陈东升研究员在The Crop Journal在线发表了题为“Characterization and distribution of novel alleles of the vernalization gene Vrn-A1 in Chinese wheat (Triticum aestivum L.) cultivars”的研究论文，通过基因序列分析，在中国小麦品种中发现了两种新的春化基因Vrn-1位点等位变异，并针对新变异开发了特异性分子标记，分析了含有新等位变异小麦品种的麦区分布特点，在遗传分离群体中明确了两种新等位变异的表达特点和对抽穗期的影响。研究结果可为小麦育种提供有用的种质资源和实用的分子标记。
研究者利用分子标记对中国小麦品种春化基因Vrn-A1位点进行鉴定，在地方品种甘春16、酒农2号和短红芒麦中发现了两种新的变异类型（图1A），分别命名为vrn-A1n和Vrn-A1o。测序分析发现，两种新等位变异在启动子区都含有一段重复序列。为便于鉴定和筛选新的等位变异，开发了实用性分子标记，发现vrn-A1n仅在两份中国小麦品种出现，而12份中国小麦品种携带Vrn-A1o（图1B和C）。分析两种等位变异的麦区分布特点，发现携带vrn-A1n的小麦品种主要分布于西北春麦区，而携带Vrn-A1o的品种在西北春麦区、黄淮冬麦区、新疆冬春麦区和青藏春冬麦区都有分布。在高温长日照条件下，分离群体的分析结果表明，与隐性等位变异vrn-A1相比，含等位变异Vrn-A1o的植株中Vrn-A1表达量显著升高，抽穗期明显提早（图2A和表1）；而含等位变异vrn-A1n的植株中Vrn-A1表达量没有明显变化，抽穗期也没有提早（图2B和表1）；经低温春化处理后，Vrn-A1o、vrn-A1n和vrn-A1的表达量没有显著差异（图2C和D）。上述结果表明，vrn-A1n是隐性等位变异；Vrn-A1o是显性等位变异，使小麦表现为春性生长习性。另外，对分离群体抽穗期的数据进行分析，发现当Vrn-A1o或者Vrn-D1a存在时会抑制Vrn-B3b促进抽穗的效应，Vrn-B3b的效应只有当存在vrn-A1时才会显现，表明Vrn-1（Vrn-A1o与Vrn-D1a）对Vrn-3（Vrn-B3b）存在上位效应（图3）。
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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