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2个玉米光敏色素C基因的克隆及功能验证

2021-03-09丁武思陈士瞻樊晓聪丁梦月孙广华王立建杨建平

河南农业科学 2021年1期

丁武思,陈士瞻,刘 磊,樊晓聪,丁梦月,孙广华,王立建,2,杨建平

(1.河南农业大学 农学院,河南 郑州 450046; 2.河南警察学院,河南 郑州 450046)

玉米(Zeamays)是世界上总产量最高的粮食作物,其总产量占全球谷物总产量的37.2%[1]。随着食品、饲料和工业产品对玉米需求量的递增,提高玉米单产显得十分必要[2-4]。耐密品种可以有效提高玉米单产,在过去的几十年里,耐密玉米品种的推广对美国和我国等国家的玉米持续增产做出了重要贡献[5-8]。但是随着种植密度的增加,植株间相互遮挡,造成光照不足,玉米出现徒长、茎叶夹角变小、早花、倒伏甚至空秆等避荫性综合反应(Shade-avoidance syndrome,SAS)[9-13],严重制约玉米单产的进一步增加。环境中光照的变化能显著影响玉米的株型、开花期、产量和品质等[14-19]。因此,探索自然界光能高效利用是进行玉米产量和品质改良的重要途径[14]。

植物通过光受体感知光质、光强和光照节律的变化,及时调控自身的生长与发育进程。植物的光受体主要分为三大类,即红光及远红光(600~750 nm)受体光敏色素(Phytochrome,PHY),蓝光及UV-A(320~500 nm)受体隐花色素(Cryptochrome)和向光素(Phototropin)、UV-B(282~320 nm)受体等[20-22]。其中,光敏色素类蛋白通常形成同源或异源二聚体,其N端形成的疏水区以共价键的方式结合线性四吡咯生色团,负责感受光的变化;C端负责信号传递及核定位,是2个光敏色素分子形成二聚体所必需的结构区段[23-24]。光敏色素参与调节植物从萌发到成熟的整个生长发育过程,也参与昼夜节律生物钟调控[25-26]。研究玉米光敏色素在光形态建成中的功能,可为改善玉米株型、提高玉米产量奠定理论基础。……

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