华中农大在甘蓝型油菜硼吸收转运的分子机制研究中取得新进展

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-05-26 22:51

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近日，华中农大植物营养生物学团队在油菜硼营养的运输机制中取得进展，相关工作分别以题为“ BnaC4.BOR2 mediates boron uptake and translocation in Brassica napus under boron deficiency”和“BnaA4.BOR2 contributes the tolerance of rapeseed to boron deficiency by improving the transport of boron from root to shoot ”在 Plant, Cell and Environment 和 Plant Physiology and Biochemistry 杂志发表。

硼是植物生长必需的一种微量养分元素。长江中下游地区是油菜主要种植区但土壤硼供应不足。油菜对硼敏感，硼需求高，缺硼会严重影响油菜的产量和质量。挖掘硼高效基因，解析其硼吸收利用机制，有助于硼高效油菜品种的培育。

油菜根系硼吸收和转运的模式图

植物营养生物团队从甘蓝型油菜中鉴定到两个硼转运基因BnaC4.BOR2和BnaA4.BOR2，进一步基于CRISPR/Cas9基因编辑系统成功建立了BnaC4.BOR2和BnaA4.BOR2的油菜突变体。基于这些遗传材料，在营养液培养体系和盆栽体系中深入开展了系统的生物化学以及分子生物学研究。结果表明，BnaC4.BOR2主要在根尖侧根冠、中柱、叶片和花器官中表达，在根尖硼获取、中柱硼运输以及花器官硼供应中起着重要的作用。BnaA4.BOR2基因主要在根系维管组织和花器官中表达，负责将根系中的硼向地上部转运，维持花器官硼供应。此外，研究还发现BnaC4.BOR2与硼酸通道基因BnaA2.NIP5;1和BnaA3.NIP5;1在根中存在很强的协调作用，但相关机制仍有待剖析。综上所述，该研究成功从甘蓝型油菜中鉴定两个硼转运基因并深入系统的揭示了硼从根到花的精确转运过程，为进一步理解油菜硼的吸收运输机理提供了理论基础和硼高效育种提供了基因资源。

华中农大博士研究生刘威为论文第一作者，汪社亮副教授和徐芳森教授分别为Plant, Cell and Environment和Plant Physiology and Biochemistry论文通讯作者。我校的叶祥盛研究员、蔡红梅副教授、石磊教授也参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。

原文链接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0981942824001761