
爱荷华州Ames - 植物中广泛发现的基因已被新确定为影响玉米大小的激素的关键转运蛋白。该发现为植物育种者提供了一种新的工具,可以开发出理想的矮化品种,从而可以增强作物的韧性和盈利能力。
由爱荷华州立大学领导的云顶集团官网登录入口家团队花了多年的时间来指出基因ZMPILS6的功能。现在,他们已经能够将其描述为植物尺寸和建筑的重要驱动力,这是一种生长素激素的载体,有助于控制地面下方的根,芽或茎,地面上方。他们的发现发表在国家云顶集团官网登录入口院的会议录(PNAS)本周。
“当前云顶集团官网登录入口时代的标志是,我们拥有所有这些高质量的基因组数据,无论是玉米,人类还是其他生物,现在我们已经完成了基因实际上在做什么,” Dior Kelley说:“基因学和生物学助理教授在Iowa Iowa State Team,负责研究小组的基因学和细胞生物学教授。
该组使用“反向遗传筛查”(从植物中表达的基因到特征),并结合了其他技术,因为他们跟踪了基因在玉米发育中的作用。凯利(Kelley)表示,反向屏幕需要多个生长季节,并且并非总是有效的。她的小组花了七年的时间才能彻底描述ZMPILS6并验证其调节植物生长。
“被修改后的突变植物“撞倒”时,它的缺失抑制了根部的横向形成和植物高度。这项研究导致了临时专利,因为它有可能将其用于繁殖计划,以创建仍然高生产力的短身材玉米。

“我认为这是'pixie'玉米,”凯利说。 “出于各种原因,人们对此非常感兴趣,包括减少水和营养的使用以及其承受大风的能力。”
在研究玉米中的ZMPILS6时,研究人员提出了另一个奇怪的发现:该基因似乎对植物的生长产生了相反的影响拟南芥,一种通常用作研究模型的植物。
“这是非常出乎意料的,”凯利说。 “它说明了在不同情况下进化的植物蛋白可能会有所不同。它强调了需要直接研究基因在关键的关键作物中,而不是认为我们基于其他植物的工作方式来理解它们。”
凯利(Kelley)为项目的成功提供了很多赞誉,尤其是凯利(Kelley)实验室的博士生Craig Cowling,他是PNAS论文中的第一名作者。 “克雷格(Craig)是真正挖掘的人,确认该基因带有植物激素生长素,并且绝对控制玉米中的大小。”
“这个项目并被这本重要期刊上的论文中的第一作者承认有些令人难以置信,”考林说。 “对我来说,这是一段漫长的旅程。我从没想过我在得梅因高中时上大学,所以我进入了ROTC,然后进入了海军陆战队,然后我在世界各地作为技术专家在世界各地工作。当我出去时,我想做些不同的事情。多亏了一些好的导师,我想知道我喜欢和理解植物。”
凯利称这项新的研究“基础”基础研究,以理解影响众多复杂生长特征的基因,从藻类到玉米,这种进化通过了许多植物保存下来。她说:“这也是'转化',因为它与可用于改善育种计划的遗传资源有联系。” “这为我的实验室打开了全新的研究和研究方面。”
PNAS Paper的其他共同作者:
- Jodi B. Callwood,爱荷华州遗传,发展和细胞生物学系的研究生;
- Maxwell R. McReynolds,前爱荷华州立大学的研究生,他现在从事私人业务工作;
- Melissa Draves和Jasper Kohr,前爱荷华州本科生,他们现在在其他地方的研究生院;
- 爱荷华州植物病理学,昆虫学和微生物学系的助理教授贾斯汀·沃利(Justin Walley);
- 杜克大学的Arielle L.Homayouni和Lucia C. Strader;和
- Haiyan Ke和Katayoon Dehesh,加利福尼亚大学河滨大学。
该项目得到了农业和食品研究计划的竞争性赠款的支持,来自USDA国家食品和农业研究所,以及爱荷华州立大学农业大学和生命云顶集团官网登录入口学院的USDA HATT启动资金。