孟征研究员Plant Journal解析水稻基因

【字体: 时间:2010年03月04日 来源:生物通

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  来自中科院植物研究所信号转导与代谢组学研究中心花发育功能基因与环境适应组孟征研究员在最近一期的Plant Journal上发表研究进展文章Functional conservation and diversification of class E floral homeotic genes in rice,解析水稻中E类花同源异型基因的功能保守性和特异性。

  

来自中科院植物研究所信号转导与代谢组学研究中心花发育功能基因与环境适应组孟征研究员在最近一期的Plant Journal上发表研究进展文章Functional conservation and diversification of class E floral homeotic genes in rice,解析水稻中E类花同源异型基因的功能保守性和特异性。

 

在过去的20多年,对于花器官特征决定基因的功能研究在以模式植物拟南芥为代表的真双子叶植物中已经相当深入,其核心成果是关于花器官发育的、著名的“ABCE”模型理论的提出和完善。许多研究工作证明了在被子植物中B类和C类基因的功能进化的保守性,以及A类基因的相对不保守性,但是对于E类基因的功能保守性所知甚少。在拟南芥中,4E类基因(SEPALLATA1, SEP2, SEP3SEP4)在决定花被(花萼和花瓣)、雄蕊雌蕊和花确定性上功能高度冗余。

 

孟征研究组通过对单子叶植物水稻中4SEP同源基因(OsMADS1, OsMADS5, OsMADS7 OsMADS8)的反向遗传学研究,证明了这些基因在被子植物中的功能保守性,以及在单子叶植物进化中特异的亚功能化和新功能化

(生物通 小茜)

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Functional conservation and diversification of class E floral homeotic genes in rice (Oryza sativa)

Rongfeng Cui

1,2,†, Jiakun Han1,2,†, Suzhen Zhao1,†, Kunmei Su1,†, Feng Wu1, Xiaoqiu Du1, Qijiang Xu1, Kang Chong1,Gu ¨ nter Theißen3,*and Zheng Meng1,*

1Laboratory of Photosynthesis and Environmental Molecular Physiology, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences,

Beijing 100093, China,

2Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China, and

3Department of Genetics, Friedrich Schiller University Jena, D-07743 Jena, Germany

 

SUMMARY

Mutant analyses in different eudicotyledonous flowering plants demonstrated that SEPALLATA-like MADS-box genes are required for the specification of sepals, petals, stamens and carpels, and for floral determinacy,thus defining class E floral organ identity genes. SEP-like genes encode MADS-domain transcription factorsand constitute an angiosperm-specific gene clade whose members show remarkably different degrees of redundancy and sub-functionalization within eudicots. To better understand the evolutionary dynamics of SEP-like genes throughout the angiosperms we have knocked down SEP-like genes of rice (Oryza sativa), adistant relative of eudicots within the flowering plants. Plants affected in both OsMADS7 and OsMADS8 show

severe phenotypes including late flowering, homeotic changes of lodicules, stamens and carpels into palea/lemma-like organs, and a loss of floral determinacy. Simultaneous knockdown of the four rice SEP-like genesOsMADS1, OsMADS5, OsMADS7 and OsMADS8, leads to homeotic transformation of all floral organs except the lemma into leaf-like organs. This mimics the phenotype observed with the sep1 sep2 sep3 sep4 quadruple mutant of Arabidopsis. Detailed analyses of the spatial and temporalmRNA expression and protein interaction patterns corresponding to the different rice SEP-like genes show strong similarities, but also gene-specific

differences. These findings reveal conservation of SEP-like genes in specifying floral determinacy and organ identities since the separation of eudicots and monocots about 150 million years ago. However, they indicate also monocot-specific neo- and sub-functionalization events and hence underscore the evolutionary dynamics of SEP-like genes.Moreover, our findings corroborate the viewthat the lodicules of grasses are homologous to eudicot petals.

Keywords: SEPALLATA, class E floral organ identity genes, rice, Oryza sativa, flower development.

 

关于信号转导与代谢组学研究中心

信号转导与代谢组学研究中心(C-STM)成立于2005年,中心主任为刘春明研究员。其宗旨是面向国家农业发展的重大需求,探索小分子化合物在植物发育和抗病过程中的作用,从分子、细胞和代谢物水平上解析包括激素、多肽、代谢物、小RNA等化合物所

参与的生物学过程及其信号转导机理,研究霉菌毒素在植物体内的产生及代谢过程,开发小分子功能化合物在农业和人类健康领域中的应用。

 

关于孟征博士

·1982年杭州大学生物系生化和微生物专业,获理学学士学位。

·1985年中国科学院遗传研究所,获理学硕士学位。

·1996年在中国科学院遗传所,获理学博士学位。

·1985年至1993年,在浙江农业大学工作。

·1997年至2000年在德国马普协会植物育种研究所植物分子遗传学系博士后。

·2001年回国,中国科学院植物研究所研究员。

 

研究方向:

花是被子植物的一个特定的组织器官。花形态各异。利用在系统进化上有重要地位或花被形态的植物,通过比较遗传学研究花发育关键基因,探索花器官发育进化的遗传机理。

研究内容包括:

1)被子植物花被MADS-box基因的功能分析及进化

2)水稻MADS-box基因家族的功能进化

 

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