大麦等农作物的花序结构主要受分生组织活动和命运的调控,这对确定谷物生产的花结构数量起着关键作用。
小穗是禾本科花序的基本繁殖单位。许多草分生组织的身份和决定性部分由一组在器官边界特异性表达的基因决定,这些基因可以形成调节相邻分生组织命运和活性的局部信号中心。
这些基因对于器官的形成和维持至关重要。蛋白质调节不同的细胞身份、腋生分生组织的起始以及邻近器官和组织的正常发育。
在这项研究中,研究小组鉴定了一种大麦小穗发育突变体,即额外小花-a(flo.a)。flo.a由于器官边界的建立有缺陷而产生了额外的小穗和融合颖片,器官边界将分生组织与发育中的器官分开,例如花序分生组织和发育中的小穗原基。
HvALOG1基因在维持大麦花序结构方面起着至关重要的作用。一方面,这种边界定位蛋白与赋予小穗分生组织正常发育的信号有关(即非细胞自主);另一方面,它控制花器官之间边界的形成(自主)。
“我们发现,HvALOG1的突变会导致额外小穗的产生,并且与因不适当的边界形成而导致的花器官融合有关,”该研究的第一作者蒋国静说。
ThorstenSchnurbusch教授表示:“我们的研究为ALOG家族成员在调节大麦分生组织活动和花序发育方面的作用提供了新的见解。这些发现可能有助于我们了解花序发育背后的分子机制,并可能对作物改良产生影响。”
Gauley在合作发表的文章中描述了小麦基因ALOG-1的鉴定及其在小穗发育过程中的功能,结果表明小麦ALOG-1并不在小穗分生组织中表达,但在突变体中产生了额外的小穗,这与在大麦中发现的效应一致。
Schnurbusch说:“我们的联合结果揭示了ALOG1在指定小穗分生组织决定性和维持小麦科禾本科植物穗型花序特征方面的重要且保守的机制。”