一次結實植物一生只有一個繁殖階段。因此，花和果實的生產被限制在這一時期的長度。這種繁殖策略涉及協調阻滯花序分生組織的生長來調控開花停止，優化資源配置以確保種子填充(chong)。開花(hua)(hua)停(ting)滯(zhi)(zhi)似(si)乎是(shi)(shi)所有(you)一(yi)次結實植物(wu)的(de)(de)調控(kong)現象。對一(yi)些(xie)物(wu)種(zhong)的(de)(de)早(zao)期研究發現，種(zhong)子生(sheng)產(chan)(chan)是(shi)(shi)引(yin)發花(hua)(hua)序增殖阻滯(zhi)(zhi)的(de)(de)主要因素(su)。最近，控(kong)制花(hua)(hua)序停(ting)滯(zhi)(zhi)的(de)(de)遺傳因素(su)，與種(zhong)子生(sheng)產(chan)(chan)引(yin)起的(de)(de)推測信號平行，已經在擬南芥中被(bei)發現，MADS- box基(ji)因FRUITFULL (FUL)在這一(yi)過程中發揮(hui)了核心作用。然而，調控(kong)阻滯(zhi)(zhi)的(de)(de)基(ji)因網絡是(shi)(shi)否也在其他物(wu)種(zhong)中發揮(hui)作用，這是(shi)(shi)完(wan)全未知的(de)(de)。

      近日， Irene Martínez- Fernández等在國際知名期刊《PNAS》上在線發表了題為：“Analysis of pea mutants reveals the conserved role of FRUITFULL controlling the end of flowering and its potential to boost yield”的研(yan)究(jiu)論文，該研(yan)究(jiu)展(zhan)示了(le)攜帶euFUL基因(yin)功(gong)能缺失突變的豌豆(dou)植物(wu)如何延長生殖期，增(zeng)加豆(dou)莢和種子數量(liang)，從而(er)支(zhi)持了(le)FUL- AP2通路在一(yi)次結實(shi)植物(wu)花序增(zeng)殖抑制的保守作用。

      該(gai)研(yan)究(jiu)以豌豆中的豆科植(zhi)物特異性(xing)復制產(chan)物PsFULa和(he)PsFULb為(wei)研(yan)究(jiu)對象，首先分析了(le)這兩個euFUL基(ji)因(yin)生殖發育前后的時空表達模式，并觀察(cha)過(guo)表達euFUL擬(ni)南(nan)芥表型變(bian)化發現，豌豆和(he)擬(ni)南(nan)芥euFUL直系同(tong)源物的蛋白質功能以及表達模式似乎是保守(shou)的（圖(tu)1）。

圖(tu)1.PsFUL表(biao)達及蛋(dan)白功(gong)能的(de)鑒定(ding)。

      通過EMS豌豆育(yu)種，該研究得到了單突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)psfulb-1、 psfula-1及雙突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)psfula-1 psfulb-1，psfulb-1和(he) psfula-1在(zai)增(zeng)(zeng)殖停止發生(sheng)之前顯示出(chu)開(kai)花節點數量(liang)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，但沒有觀(guan)察到其他(ta)主要的(de)(de)發育(yu)影響(xiang)。雙突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)psfula- 1 psfulb- 1的(de)(de)育(yu)性(xing)顯著(zhu)降(jiang)低，但出(chu)現了一(yi)(yi)些與psfulb- 1相似的(de)(de)開(kai)花節點（圖(tu)2）。將單突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)和(he)雙突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)回(hui)交到野生(sheng)型(xing)(xing)親(qin)本(ben)Cameor系(xi)5次(ci)，在(zai)其后代進行表型(xing)(xing)表征(zheng)發現野生(sheng)型(xing)(xing)和(he)突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)株(zhu)系(xi)的(de)(de)開(kai)花時間相似，psfula-1突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)中(zhong)有輕微但顯著(zhu)的(de)(de)延(yan)遲(chi)，但葉片(pian)形態(tai)和(he)復雜性(xing)基本(ben)不(bu)受影響(xiang)。在(zai)psfulb突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)中(zhong)，開(kai)花節點的(de)(de)數量(liang)和(he)開(kai)花期的(de)(de)長度顯著(zhu)延(yan)長，在(zai)psfula psfulb突(tu)(tu)變(bian)(bian)(bian)(bian)體(ti)中(zhong)甚至更多，這(zhe)也導致(zhi)每株(zhu)植物產(chan)生(sheng)的(de)(de)豆莢增(zeng)(zeng)加(jia)，種子生(sheng)產(chan)數量(liang)較野生(sheng)型(xing)(xing)增(zeng)(zeng)加(jia)了一(yi)(yi)倍以(yi)上，但種子重量(liang)和(he)組(zu)成成分沒有顯著(zhu)差(cha)異（圖(tu)3）。

圖(tu)2.在(zai) PsFULa 和(he) PsFULb 中發現(xian)的突(tu)變

圖3.psful 突變體的表(biao)型特征

      Psful突變(bian)體的(de)特(te)性有力地支持了這些突變(bian)體在提(ti)高豌豆作物產量(liang)方面的(de)潛在用途。Cameor的(de)BC5-F3 psful系連續兩(liang)年在田間進行性能測試(shi)，結果表(biao)明，與對(dui)照組相比，psful突變(bian)體的(de)莢果數(shu)量(liang)增加(jia)了30 ~ 77%，種子產量(liang)增加(jia)了45 ~ 88%。單株種子重量(liang)最高的(de)是(shi)psfula psfulb，幾乎是(shi)Cameor的(de)兩(liang)倍。

圖4.psful突變體產量的田間試驗評估

      來源丨PBJ報道

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