Brassinosteroids Điều Hòa Quá Trình Lấp Nhân Hạt Trong Lúa

Plant Cell - Tập 20 Số 8 - Trang 2130-2145 - 2008
Chuanyin Wu1, Anthony Trieu1, Parthiban Radhakrishnan1, Shing F. Kwok1, Sam Harris1, Ke Zhang1, Jiulin Wang2, Jianmin Wan2, Huqu Zhai2, Suguru Takatsuto3, Shogo Matsumoto4, Shozo Fujioka4, Kenneth A. Feldmann1, Roger I. Pennell1
1Ceres Inc., Thousand Oaks, California 91320
2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
3Department of Chemistry, Joetsu University of Education, Joetsu-shi, Niigata 943-8512, Japan
4Advanced Science Institute, RIKEN (The Institute of Physical and Chemical Research), Wako-shi, Saitama 351-0198, Japan

Tóm tắt

Các gen điều khiển mức hormone đã được sử dụng để tăng năng suất hạt ở lúa mì (Triticum aestivum) và lúa (Oryza sativa). Chúng tôi đã tạo ra các cây lúa biến đổi gen biểu hiện các gen từ ngô (Zea mays), lúa, hoặc Arabidopsis thaliana mã hóa enzyme hydroxylase C-22 sterol, điều khiển mức độ hormone brassinosteroid (BR) bằng cách sử dụng một promoter chỉ hoạt động ở thân, lá và rễ. Các cây biến đổi gen sản xuất nhiều chồi hơn và nhiều hạt hơn so với cây lúa loại hoang dã. Các hạt cũng nặng hơn, đặc biệt là những hạt ở gốc của các bông, nơi có ít hạt nhất. Những thay đổi hình thái này dẫn đến tăng sản lượng hạt từ 15 đến 44% so với cây lúa hoang dã trong các thử nghiệm trong nhà kính và ngoài đồng. Việc biểu hiện hydroxylase C-22 từ Arabidopsis ở chính phôi hoặc nội nhũ không có ảnh hưởng rõ rệt đến trọng lượng hạt. Những kết quả này gợi ý rằng BR kích thích dòng chảy của hợp chất từ nguồn đến đích. Phân tích vi mạch và quang hợp của các cây biến đổi gen đã tiết lộ bằng chứng về việc tăng cường quá trình hấp thu CO2, mở rộng kho glucose ở lá cờ, và tăng cường quá trình chuyển glucose thành tinh bột trong hạt. Những kết quả này còn cho thấy rằng BR cũng kích thích dòng chảy của hợp chất. Các cây chưa được lai trực tiếp cho các đặc tính lấp hạt, điều này gợi ý rằng các gen kiểm soát quá trình lấp hạt có thể được sử dụng để tăng cường hơn nữa năng suất hạt trong các loại cây trồng.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

2005, Science, 309, 741, 10.1126/science.1113373

1998, Plant Cell, 10, 219, 10.1105/tpc.10.2.219

2008, Genes Dev., 22, 810, 10.1101/gad.462608

1995, J. R. Stat. Soc. B, 57, 289

2001, Plant Cell, 13, 495, 10.1105/tpc.13.3.495

1998, Eur. J. Biochem., 256, 88, 10.1046/j.1432-1327.1998.2560088.x

1998, Plant Physiol., 118, 59, 10.1104/pp.118.1.59

1998, Plant Cell, 10, 231

2001, Plant J., 26, 573, 10.1046/j.1365-313x.2001.01055.x

2002, Plant J., 29, 681, 10.1046/j.1365-313X.2002.01257.x

2007, Ann. Bot. (Lond.), 100, 941, 10.1093/aob/mcm040

2001, Plant Physiol., 126, 883, 10.1104/pp.126.2.883

1991, 306

1996, Plant Cell Physiol., 37, 1201, 10.1093/oxfordjournals.pcp.a029074

2002, Plant Physiol., 130, 930, 10.1104/pp.008722

2003, Annu. Rev. Plant Biol., 54, 137, 10.1146/annurev.arplant.54.031902.134921

2006, Plant J., 45, 765, 10.1111/j.1365-313X.2005.02639.x

2005, Photochem. Photobiol. Sci., 4, 1065, 10.1039/b506625e

1994, Plant J., 6, 271, 10.1046/j.1365-313X.1994.6020271.x

2005, Plant Cell, 17, 2243, 10.1105/tpc.105.030973

2000, J. Exp. Bot., 51, 475, 10.1093/jexbot/51.suppl_1.475

2006, J. Am. Oil Chem. Soc., 82, 439

2002, Biochim. Biophys. Acta, 1576, 53, 10.1016/S0167-4781(02)00292-0

2005, Plant J., 41, 779, 10.1111/j.1365-313X.2005.02339.x

2004, Plant Physiol., 134, 912, 10.1104/pp.103.036053

1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 1933, 10.1073/pnas.95.4.1933

2005, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 11118, 10.1073/pnas.0503410102

2005, J. Exp. Bot., 56, 2433, 10.1093/jxb/eri236

2003, Nature, 422, 618, 10.1038/nature01518

2001, Methods, 25, 402, 10.1006/meth.2001.1262

2005, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 11934, 10.1073/pnas.0505266102

2006, Plant Physiol., 141, 924, 10.1104/pp.106.077081

2002, Plant Physiol., 129, 1241, 10.1104/pp.011003

2002, Cell, 110, 203, 10.1016/S0092-8674(02)00814-0

2006, Cell, 126, 467, 10.1016/j.cell.2006.05.050

2004, PLoS Biol., 2, e258, 10.1371/journal.pbio.0020258

1999, Plant Physiol., 121, 743, 10.1104/pp.121.3.743

1999, Nature, 400, 256, 10.1038/22307

1997, J. Agric. Sci., 128, 405, 10.1017/S0021859697004322

2007, Plant J., 52, 1094, 10.1111/j.1365-313X.2007.03304.x

2007, Plant Cell Rep., 26, 1083, 10.1007/s00299-007-0309-8

2004, Curr. Opin. Biotechnol., 15, 144, 10.1016/j.copbio.2004.02.003

2005, Nat. Biotechnol., 24, 105

2002, Nature, 416, 701, 10.1038/416701a

2003, Plant Physiol., 133, 1111, 10.1104/pp.103.021527

2006, Development, 133, 251, 10.1242/dev.02194

2007, J. Exp. Bot., 58, 3155, 10.1093/jxb/erm153

2001, Plant Physiol., 126, 770, 10.1104/pp.126.2.770

2006, Plant Cell, 18, 2635, 10.1105/tpc.106.044594

1991, Plant Cell, 3, 647, 10.2307/3869246

2002, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 1724, 10.1073/pnas.022635299

1986, Crop Sci., 26, 469, 10.2135/cropsci1986.0011183X002600030006x

2005, Bioinformatics, 21, 2067, 10.1093/bioinformatics/bti270

2004, Plant Physiol., 135, 2196, 10.1104/pp.104.043034

1996, Cell, 85, 171, 10.1016/S0092-8674(00)81094-6

2003, Plant J., 33, 513, 10.1046/j.1365-313X.2003.01648.x

2005, Plant Cell, 17, 776, 10.1105/tpc.104.024950

2000, Plant Sci., 156, 201, 10.1016/S0168-9452(00)00255-7

2003, Plant Physiol., 132, 556, 10.1104/pp.103.021253

2000, Plant Physiol., 124, 105, 10.1104/pp.124.1.105

2006, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103, 14631, 10.1073/pnas.0606385103

1998, Plant Cell Physiol., 39, 885, 10.1093/oxfordjournals.pcp.a029449

1995, Plant Mol. Biol., 28, 455, 10.1007/BF00020394

2007, 195

1992, 298

2004, J. Exp. Bot., 55, 1135, 10.1093/jxb/erh124

1994, Genes Dev., 8, 2110, 10.1101/gad.8.17.2110

2005, Planta, 222, 604, 10.1007/s00425-005-0007-0

2006, Plant J., 48, 687, 10.1111/j.1365-313X.2006.02916.x

Thông tin
Thông tin xuất bản

Plant Cell

Tập 20 Số 8

2130-2145

Thông tin tác giả