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首次阐释淀粉和果聚糖合成规律培育出高果聚糖品种
日期:2020-07-21 作者:未知 来源:三湘都市报 点击:
 生殖发育影响作物产量品质,与粮食安全休戚相关。近年,湖南农业大学作物生殖过程中的碳分配和表观调控机制研究项目组以碳分配和甲基转移酶为切入点,用现代生物学方法技术系统研究作物生殖发育过程中碳分配及表观调控机制,获得了一系列原创性研究成果,研究水平居国际领先水平。6 月 10 日,该项目也被授予 2019 年度湖南省自然科学奖一等奖。
    众所周知,植物作为自养生物通过光合作用合成并储存不同的碳水化合物来生存,同时为人类和动物的生存提供条件,而作物按照什么顺序和机制分配光合产物蔗糖并为生存而优先选择不同碳水化合物合成一直是科学家们关注的重大问题,该项目发现了由 SUSIBA1/2 构成的蔗糖感应系统,揭示了大麦通过该系统感应蔗糖浓度来调控淀粉和果聚糖的合成顺序和合成量的分子机制,首次阐释了禾谷类植物为什么首先合成果聚糖而后再合成淀粉的科学问题,进一步以蔗糖感应系统为理论依据,指导培育了高果聚糖品种,首次建立了高产及高果聚糖谷类育种模型。
    “以前大家对果聚糖的认识仅存在于表面,认为通过对作物中的淀粉进行调控就可以提高产量和质量,该研究证明了事实并非如此,只有当果聚糖和淀粉达到一个动态平均,才能将作物的产量品质大幅度提高。”该项目组第一完成人刘春林给自己打了个比方,“作物就好比一艘船,前行的时候需要两支桨,淀粉是它的一支桨,而果聚糖就是它的另一支桨,只有两支桨同时发力,船才能迅速前进。”
    同时,在阐释胚乳多糖合成顺序和合成量的基础上,发现通过降低胚乳淀粉合成水平而保证可溶性糖高水平,可以促进胚发育后期子叶内油脂积累,提高种子含油量和生物量。
    此外,作物的生殖发育与表观调控密切相关中发现:在调控拟南芥开花、基因组转录和生长发育过程中,组蛋白甲基转移酶 SDG8 对 SDG26 有明显的上位作用,揭示了 SDG8 对 SDG26 的上位作用的分子基础及其表观遗传机制。这是首次在表观遗传调控领域报道上位作用的存在。刘春林表示,该成果将促进作物表观遗传学发展,为提高产量改良品质提供了科学理论指导,具有重要的理论和实践意义。
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