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基因網絡讓植物根系處理氮 為繁殖植物提供工具以減少肥料的產量

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-07瀏覽次數:623

加州大學戴維斯分校的植物生物學家Siobhan Brady在她的實驗室中研究了番茄植物的根源。 Brady的團隊和Cold Spring Harbor Laboratories的同事發現了一個基因網絡,允許植物根吸收和處理氮。這些信息有助于培育新的作物品種。

利用機器人技術,計算機和先進的遺傳學,加州大學戴維斯分校和冷泉港實驗室的研究人員揭示了植物根系如何吸收和代謝氮,這是植物生長和作物產量的關鍵。他們的最新著作于10月24日發表在“自然”雜志上。

“氮代謝對于生長非常重要,”加州大學戴維斯分校植物生物學副教授Siobhan Brady說。一百多年前氮肥的發明極大地提高了農業生產力,為數十億人提供了食物。然而,與此同時,過量的農藥流入土壤,水道和海洋的徑流會產生許多負面影響。

通過了解控制植物如何吸收和利用氮的基因,布雷迪和其他科學家希望為植物育種者提供生產需要較少肥料或更好地利用它的作物品種的工具。

“我們知道氮同化和轉運中涉及的基因,但我們并不了解氮代謝的所有調控方式,”布拉迪說。

更重要的是,大多數這些調節基因,稱為轉錄因子,因為它們控制其他基因的轉錄(或活性),已經在莖,芽和葉中被鑒定出來 - 但在根中并不多,其中氮實際上進入土壤在工廠里。

科學根源

Brady的實驗室旨在發現塑造植物根系生長和生長方式的遺傳網絡。由于氮對植物非常重要,研究生Allison Gaudinier和Brady認為氮代謝的轉錄因子也參與其他重要過程。

Gaudinier使用機器人技術一次掃描數百個基因的轉錄因子并將它們組裝成網絡。冷泉港實驗室兼職副教授Doren Ware及其同事使用計算方法預測哪些基因在網絡中最重要。然后,加州大學戴維斯分校的研究小組可以研究這些基因在植物中的作用。

布拉迪說,這些結果產生了一系列對氮代謝至關重要的核基因。 “如果我們想要培育具有氮效率的植物,我們需要研究這些基因,”她說。 “這將開辟很多研究。”

Ware是美國農業部農業研究局的科學家。該論文的其他作者是:加州大學戴維斯分校,Joel Rodriguez-Medina,Anne-Maarit B?gman,Jessica Foret,Michelle Tang,李保華,Daniel Runcie和Daniel J. Kliebenstein; Lifang Zhang,Andrew Olson和Christophe Liseron-Monfils在紐約的冷泉港實驗室工作; Shane Abbitt,Bo Shen和Mary J. Frank,DuPont Pioneer,Johnston,Iowa。

這項工作得到了杜邦先鋒的支持,并得到了美國國家科學基金會,霍華德休斯醫學研究所和加州大學獎學金的額外支持。

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