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樹木增粗關(guān)鍵遺傳密碼獲揭示

2023-08-02 12:58:40來源： 中國科學(xué)報

(資料圖)

7月31日，北京農(nóng)學(xué)院、北京林業(yè)大學(xué)教授張德強團隊在國際頂尖期刊《植物細(xì)胞》雜志在線發(fā)表了題為“楊樹脯氨酸4-羥化酶基因變異調(diào)控樹干動態(tài)生長的分子機制”的研究論文。

PtoP4H9參與細(xì)胞壁修飾改變細(xì)胞壁剛性。課題組供圖

該研究通過引入時間維度作為表型挖掘了調(diào)控毛白楊胸徑多年生動態(tài)生長的重要功能基因脯氨酸4-羥化酶（PtoP4H9），揭示了該基因通過調(diào)控細(xì)胞壁的化學(xué)修飾來促進樹干縱向生長的分子生物學(xué)機制。

團隊研究人員以毛白楊種質(zhì)資源群體中303株個體為材料，連續(xù)8年對其主干進行表型測定，并通過擬合生長軌跡模型精準(zhǔn)捕獲多年生生長速率等典型特征。隨后利用全基因組關(guān)聯(lián)分析策略和時空表達數(shù)據(jù)，定位到一個控制毛白楊胸徑性狀的關(guān)鍵基因——脯氨酸4-羥化酶，并揭示了脯氨酸4-羥化酶通過調(diào)控細(xì)胞壁上羥脯氨酸糖蛋白（HRGPs）的羥脯氨酸修飾水平改變了細(xì)胞壁剛性，從而促進細(xì)胞擴張，最終導(dǎo)致莖的增粗。

團隊研究人員鑒定到一個控制多年生莖動態(tài)生長的關(guān)鍵基因，這為科學(xué)認(rèn)識多年生林木生長的遺傳調(diào)控奧秘提供了新見解，也為林木速生優(yōu)質(zhì)分子設(shè)計育種、提高人工林生產(chǎn)力、保障木材戰(zhàn)略安全開辟了新路徑。

該研究結(jié)果不僅填補了國內(nèi)外樹木多年生動態(tài)生長的遺傳調(diào)控機制一直不清楚的技術(shù)空白，還將為木材產(chǎn)量與品質(zhì)遺傳改良、精準(zhǔn)育種等卡脖子問題提供關(guān)鍵理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐。

據(jù)悉，北京農(nóng)學(xué)院/北京林業(yè)大學(xué)林木分子育種團隊教授張德強為本文通訊作者，北京林業(yè)大學(xué)博士后肖亮、博士生房媛媛及北京大學(xué)博士后張禾為論文共同第一作者。

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