NC: 拟南芥YELLOW SEEDLING1基因变异影响光合适应性 (PhenoMate)


发布时间:

2020-12-11

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

利用遗传变异提高光合作用效率是开发新农作物品种的探索途径。这项研究通过证实拟南芥YELLOW SEEDLING1(YS1)基因上的等位基因序列变异解释了光合作用适应高辐照度的自然多样性,从而证明了低至基因组DNA水平的更高植物光合作用的遗传解剖。我们使用全基因组关联研究来确定参与拟南芥光合适应性反应的数量性状基因座(QTL)。根据有关基因本体论,表达和功能的功能线索,优先考虑QTL的候选基因。反向遗传学和定量互补证实了YS1的候选资格,YS1编码一种参与质体编码基因的RNA编辑(顺行信号)的五肽-肽重复(PPR)蛋白。基因表达分析和等位基因序列比较显示,YS1启动子中一个光响应元件的多态性会影响其表达及其下游靶标的表达,从而导致光合适应性发生变化。本文采用瓦赫宁根大学的高通量光合表型平台Phenovator(商业化后叫做PhenoMate)测量。

 

PSII光合效率对生长光强的响应

图a. 拟南芥Col-0 ФPSII的光合适应,图中显示了连续5天随时间变化的ФPSII值和对应的叶绿素荧光成像。叶绿素荧光图像是在光周期开始后1 h拍摄的。播种后25天的垂直虚线表示辐照度从100增加到550µµmol·m-2·s-1。 

图b. 在对辐照度增加的适应性响应的连续时间点上,针对344个拟南芥属种测得的ФPSII的频率分布

 

候选基因突变体的光合作用效率对辐照度增加的响应

a-c 随时间变化的光合作用效率(ФPSII)(±s.e.m.,N = 16)和黄色幼苗1(ys1)的敲除突变体的叶绿素荧光图像; 

b DGD1抑制器1(dgs1); 与cASPARAGINE SYNTHETASE 2(asn2)基因相比,与Col-0野生型植物(WT)相比。 

叶绿素荧光图像是在光周期开始后1 h拍摄的。播种后第25天的垂直虚线表示辐照度从100增加到550 µmol m-2 s-1

 

全株叶绿素荧光ФPSII图像分析

 

来源:

Van Rooijen R, Kruijer W, Boesten R, van Eeuwijk F A, Harbinson J, Aarts M G M. (2017) Natural variation of YELLOW SEEDLING1 affects photosynthetic acclimation of Arabidopsis thaliana. Nature Communications, 8: 1421

推荐新闻

石时之约|韩志国:透过表型数据,看见植物的喜怒哀乐!

本期石时之约,我们将对话慧诺瑞德(北京)科技有限公司总经理、国际植物表型学会(IPPN)执委会委员/工业分会副主席韩志国,一起从表型数据的科学角度,去读懂农作物的喜怒哀乐和前世今生。

慧科研、慧育种、慧种田——慧聚改变的力量

让我们“慧聚”在一起,为“慧科研、慧育种、慧种田”赋能。

高通量植物表型平台建设注意事项

育种,是在给定的环境条件下,选择各种表型指标(产量、品质、抗性)最优的基因型材料的过程(AI育种,从这里起步)。育种工作中大约70%的工作量来自表型观察测量和筛选,是最耗人力物力的过程。

作物生理表型测量基础原理

生理表型测量的核心在于“早、快”,要在肉眼可见之前就能测量并预判出变化趋势,才是这个技术的核心价值。叶绿素荧光成像,恰好满足了这个要求。