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王清连教授团队在棉花同源异型盒基因鉴定及其在耐盐抗旱中的作用研究取得新进展



2022-12-15 10:47  

    20221125日,我院棉花研究团队孙润润老师在著名期刊International Journal of Biological Macromolecules》(中科院一区,IF:8.025)在线发表了题为Genome-wide identification of KNOX transcription factors in cotton and the role of GhKNOX4-A and GhKNOX22-Din response to salt and drought stress的论文。该研究在全基因组水平,系统全面分析KNOXKnotted1-like homeobox家族基因的系统进化、基因结构、功能分化及在非生物胁迫条件下的表达模式。通过VIGS术,深入研究GhKNOX4-AGhKNOX22-D基因功能,揭示了同源异型盒基因在调控耐盐抗旱等非生物胁迫中的新机制。

    盐、旱胁迫严重影响棉花产量和品质,挖掘耐盐、抗旱关键基因,解析其响应机制,是培育耐盐抗旱棉花品种的有效手段。KNOX是调控植物生长发育的重要转录因子,并参与盐、旱等非生物胁迫调控。然而,人们对其调控机制知之甚少。本研究在异源四倍体的陆地棉和二倍体的雷蒙德氏棉、亚洲棉3个棉种中共鉴定到89KNOX基因,进化聚类成3组,且棉花多倍体化和驯化是KNOX基因进化选择的驱动力。转录组测序数据筛选获得耐盐、抗旱关键基因GhKNOX4-AGhKNOX22-D。利用VIGS技术分别沉默两个基因后棉花的耐盐抗旱性降低,表现为基因沉默植株SOD活性显著下降,产生氧化胁迫,诱导叶细胞死亡;基因沉默导致叶片气孔开度增加,水分流失加速,示了同源异型盒基因在耐盐抗旱性中作用的新机制。

    河南科技学院生命科技学院王清连教授和美国东卡罗莱纳大学张宝红教授为通讯作者,河南科技学院为第一单位。该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。2019年开始开展,在前期生物信息学和表达模式研究的基础上,于2021年获得河南省高等学校重点科研项目资助,后续研究得到了河南省科技攻关等项目的资助。

棉花KNOX基因共线性、转录组测序及GhKNOX4-AGhKNOX22-D基因功能分析

初审/朱启迪复审/胡海燕终审/刘明久

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