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基因网络让植物根系处理氮 为繁殖植物提供工具以减少肥料的产量

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-07浏览次数:623

加州大学戴维斯分校的植物生物学家Siobhan Brady在她的实验室中研究了番茄植物的根源。 Brady的团队和Cold Spring Harbor Laboratories的同事发现了一个基因网络,允许植物根吸收和处理氮。这些信息有助于培育新的作物品种。

利用机器人技术,计算机和先进的遗传学,加州大学戴维斯分校和冷泉港实验室的研究人员揭示了植物根系如何吸收和代谢氮,这是植物生长和作物产量的关键。他们的最新着作于10月24日发表在“自然”杂志上。

“氮代谢对于生长非常重要,”加州大学戴维斯分校植物生物学副教授Siobhan Brady说。一百多年前氮肥的发明极大地提高了农业生产力,为数十亿人提供了食物。然而,与此同时,过量的农药流入土壤,水道和海洋的径流会产生许多负面影响。

通过了解控制植物如何吸收和利用氮的基因,布雷迪和其他科学家希望为植物育种者提供生产需要较少肥料或更好地利用它的作物品种的工具。

“我们知道氮同化和转运中涉及的基因,但我们并不了解氮代谢的所有调控方式,”布拉迪说。

更重要的是,大多数这些调节基因,称为转录因子,因为它们控制其他基因的转录(或活性),已经在茎,芽和叶中被鉴定出来 - 但在根中并不多,其中氮实际上进入土壤在工厂里。

科学根源

Brady的实验室旨在发现塑造植物根系生长和生长方式的遗传网络。由于氮对植物非常重要,研究生Allison Gaudinier和Brady认为氮代谢的转录因子也参与其他重要过程。

Gaudinier使用机器人技术一次扫描数百个基因的转录因子并将它们组装成网络。冷泉港实验室兼职副教授Doren Ware及其同事使用计算方法预测哪些基因在网络中最重要。然后,加州大学戴维斯分校的研究小组可以研究这些基因在植物中的作用。

布拉迪说,这些结果产生了一系列对氮代谢至关重要的核基因。 “如果我们想要培育具有氮效率的植物,我们需要研究这些基因,”她说。 “这将开辟很多研究。”

Ware是美国农业部农业研究局的科学家。该论文的其他作者是:加州大学戴维斯分校,Joel Rodriguez-Medina,Anne-Maarit B?gman,Jessica Foret,Michelle Tang,李保华,Daniel Runcie和Daniel J. Kliebenstein; Lifang Zhang,Andrew Olson和Christophe Liseron-Monfils在纽约的冷泉港实验室工作; Shane Abbitt,Bo Shen和Mary J. Frank,DuPont Pioneer,Johnston,Iowa。

这项工作得到了杜邦先锋的支持,并得到了美国国家科学基金会,霍华德休斯医学研究所和加州大学奖学金的额外支持。