角蒿基因组可能导致作物改良

大约5亿年前,当我们的大陆可能在一个单一的土地块中相连并且大多数生物都生活在水下时,金缕梅是最早在陆地上定植的植物之一。但是生物学家对这些古老植物的遗传学从未有太多了解,这些古老植物具有非常独特的生物学特性。

来自研究所的Fay-,来自苏黎世大学的P&;&;nyi和来自全球的研究人员对三种金缕梅的基因组进行了测序,照亮了陆地植物的曙光。该小组还发现了可能支持植物获取碳和氮的特殊方法的基因。

这些发现可能会导致使用较少的合成肥料来生产高产的农作物。

BTI教授,该论文的通讯作者李说:我们知道生命基本上是由碳,氮和磷建立的,这些是增加农业产量的关键。如果我们能够解开金盏花的秘密,那么我们也许能够将这些性状转移到重要的农业植物上。

研究结果于3月13日发表在《自然植物》杂志上。

苏黎世大学的研究员Szv&;nyi说,该研究小组于2011年开始了该项目。花了三年的时间,我们才知道在实验室条件下如何生长和推动金缕梅的性生活周期,又花了三年的时间才能正确地组装和注释它们的基因组。

研究人员的目标之一是寻找在角蒿浓缩叶绿体中二氧化碳的方法中起作用的基因,从而提高植物的制糖能力。金合艾在陆地植物中具有这种功能,但其中某些藻类具有该特性。因此,研究小组比较了金缕梅基因组和藻类基因组,发现了一种基因LCIB,该基因由两组植物共享,但与其他陆地植物没有共享。

BTI教职员工Fay-在纽约州荷马市的一个玉米田中收集了金缕梅的标本。图片提供:

康奈尔大学植物生物学兼职助理教授李说:如果可以在农作物中安装这种碳浓缩机制,那么它们可以用相同量的肥料长大。

该小组还鉴定了40个基因,它们可能促进角蒿的氮源,这是与蓝细菌共生的关系。李说:这是一个真正独特的功能。很少有植物能做到这一点。

李说,如果可以发展出与蓝细菌具有相似共生关系的农作物,那么农民可以减少氮肥的使用。肥料的这种减少可以使环境受益,因为过量的农业氮经常进入水道,在那里可能导致致命的藻华。

Li计划作为美国国家科学基金会(NationalScienceFoundation)最近的EDGE资助的一部分,进一步研究这些基因,该基金旨在开发确定金枪鱼基因功能的技术。他说:一旦有了遗传学工具,我们就能够研究这些基因在鹅掌草非常规的碳和氮来源中的作用。

该研究还阐明了早期陆地植物的进化。角蒿,地草和苔藓是最早在土地上定殖的植物之一,但是这三类之间的关系还不清楚。

李说:就陆地植物的关系而言,关于金缕梅的所在地一直存在着巨大的争论。在这里,我们有强有力的证据表明,山楂,苔藓和苔藓之间的相互关系比与维管植物之间的联系更紧密。我们还表明,苔藓和苔藓之间的相互关系比与角豆树的联系更紧密。

他补充说:我们生成的数据填补了我们试图了解陆地植物进化的一个非常重要的空白。

角蒿基因组可能导致作物改良


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