识别基因帮助水果适应干旱

随着气候变化预计将导致更频繁的干旱时期,研究人员越来越多地努力使发现可以帮助植物适应长时间的水压力。

博伊斯汤普森研究所和康奈尔大学的研究人员已经完成了第一项研究提供一个全面的照片为了应对水分胁迫基因表达变化一种水果,西红柿,茄属植物lycopersicum——识别基因可以帮助植物育种者发展水果能够应对干旱。

发表在12月的问题植物生理学,的工作是领导的研究团队卡门Catala英国国际贸易局,助理教授和高级研究助理综合植物科学学院(sip)康奈尔。合作研究人员包括乔斯林玫瑰英国国际贸易局、口教授和教授吉姆Giovannoni,Zhangjun范和卢卡斯穆勒口,他也兼职教授。

第一作者菲利普·尼古拉斯,Catala的实验室的一位博士后研究员。

“我们发现许多基因参与水压力反应在番茄果实,“Catala说。“我们现在可以开始选择候选基因,可以帮助育种家开发能够适应干旱的水果,而不只是西红柿葡萄,苹果,和肉质水果。这是一个长期的潜在应用这些数据。”

研究人员观察了茄叶基因表达和六个水果器官(果皮、胎盘、隔、小柱、果冻和种子)在两个不同的时间点(生长和成熟的水果)和四种不同水分胁迫条件下(没有,温和,中间和强大)。

研究人员发现,每一个水果器官组织用独特的方式改变了。

“不到1%的基因表达受到水分胁迫的影响是所有六个水果组织之间共享,和超过50%的受影响的基因是在一个组织,“Catala说。

与干旱的负面影响,引发生理失调和水果,还有一些与干旱相关的积极影响——至少有轻度干旱。

例如,研究人员发现,水压力增加番茄红素的数量在成熟的水果。番茄红素是一种抗氧化剂,已经记录了健康的好处。国内水果也有较高的淀粉生物合成,这可能产生甜西红柿。

“当我们播下的种子植物治疗,我们发现强调番茄幼苗显示改善康复水压力从控制番茄幼苗相比,”尼古拉斯说。

尼古拉斯说,他们发现了一些基因的表达被水诱发压力在成熟种子,这可能扮演了一个重要的角色在赋予水压力耐受性植物的下一代。

在几方面研究是具有挑战性的,因为研究人员观察水果。大多数研究植物对干旱胁迫的反应检查幼苗根和叶,因为他们相对容易学习。

“压力幼苗相对容易,但如果你压力的植物太多然后他们不会花和发展水果、“Catala说。“加,当你想学习水果,你必须成长成人的植物,这需要更多的时间,空间和整体资源。”

参考:尼古拉•P Shinozaki Y,鲍威尔,et al .时空动态的长期水分胁迫下番茄果实转录组。植物生理学。2022,190 (4):2557 - 2578。doi:10.1093 / plphys / kiac445。

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