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New Phytologist:玉米YUC2/4通过生长素合成介导气生根角度和根倒伏抗性调控

已有 1543 次阅读 2023-1-22 20:50 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Local Auxin Biosynthesis Regulates Brace Root Angle and Lodging Resistance in Maize

第一作者Zhigang Zheng

第一单位华南农业大学

通讯作者Haiyang Wang


Abstract

背景回顾Root lodging poses a major threat to maize production, resulting in reduced grain yield and quality, and increased harvest costs.  


主要发现Here, we combined expressional, genetic and cytological studies to demonstrate a role of ZmYUC2 and ZmYUC4 in regulating gravitropic response of the brace root and lodging resistance in maize. 


结果1-ZmYUC2/4表达模式和蛋白定位We show that both ZmYUC2 and ZmYUC4 are preferentially expressed in root tips with partially overlapping expression patterns, and the protein products of ZmYUC2 and ZmYUC4 are localized in the cytoplasm and endoplasmic reticulum (ER), respectively. 


结果2-ZmYUC2/4基因功能The Zmyuc4 single mutant and Zmyuc2/4 double mutant exhibit enlarged brace root angle compared to the wild type plants, with larger brace root angle being observed in the Zmyuc2/4 double mutant. Consistently, the brace root tips of the Zmyuc4 single mutant and Zmyuc2/4 double mutant accumulate less auxin and are defective in proper reallocation of auxin in response to gravi-stimuli. Further, we show that the Zmyuc4 single mutant and the Zmyuc2/4 double mutant display obviously enhanced root lodging resistance.


结论Our combined results demonstrate that ZmYUC2- and ZmYUC4-mediated local auxin biosynthesis is required for normal gravity response of the brace roots and provide effective targets for breeding root lodging resistant maize cultivars.


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 摘 要 

根倒伏严重威胁着玉米生产,导致玉米籽粒产量减少和质量降低,并且会增加收割成本。本文中,作者综合表达、遗传和细胞水平的研究,揭示了ZmYUC2ZmYUC4基因作用于玉米气生根的重力响应以及抗根倒伏的机制。作者发现ZmYUC2ZmYUC4基因优先在根尖中表达,并且存在部分的表达模式重叠,而ZmYUC2和ZmYUC4蛋白则分别定位于细胞质和内质网。相比于野生型,Zmyuc4单突和Zmyuc2/4双突植株气生根的角度增大,并且Zmyuc2/4双突的气生根角度更大。与此一致的是,Zmyuc4单突和Zmyuc2/4双突植株根尖积累了更少的生长素,并且在响应重力刺激时对于生长素的正确再分配存在缺陷。此外,作者发现Zmyuc4单突和Zmyuc2/4双突表现出增强的抗根倒伏能力。综上,作者提出ZmYUC2ZmYUC4基因通过介导局域的生长素合成,从而作用于气生根对重力的正确响应。本文的研究为将来进行玉米抗根倒伏育种提供了有效靶标。




** 王海洋 **


个人简介:

1986年,杭州大学,学士;

1989年,中国西北大学,硕士;

1998年,密歇根大学,博士;

1998-2002年,耶鲁大学,博后;

2002-2009年,康奈尔大学,助理科学家;

2009-2013年,耶鲁大学,高级研究员;

2013-2016年,中国农科院生物技术所,教授;

2016年-至今,华南农业大学,教授。


研究方向:植物应答光信号和植物激素反应的分子、细胞和生化调控机制的研究,以及耐密植、高光效、适宜机械化作业的作物理想株型遗传调控网络解析。


doi: https://doi.org/10.1111/nph.18733


Journal: New Phytologist

Published date: January 12, 2023


Cite:
Zhigang Zheng, Baobao Wang, Chuyun Zhuo, Yurong Xie, Xiaoming Zhang, Yanjun Liu, Guisen Zhang, Hui Ding, Binbin Zhao, Manqing Tian, Miaoyun Xu, Dexin Kong, Rongxin Shen, Qing Liu, Guangxia Wu, Junfei Huang, Haiyang Wang. Local Auxin Biosynthesis Regulates Brace Root Angle and Lodging Resistance in Maize. New Phytologist, 2023. DOI: 10.1111/nph.18733



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