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樹木增粗關鍵遺傳密碼獲揭示
2023-08-02 12:58:40來源： 中國科學報


(資料圖)

7月31日，北京農學院、北京林業(yè)大學教授張德強團隊在國際頂尖期刊《植物細胞》雜志在線發(fā)表了題為“楊樹脯氨酸4-羥化酶基因變異調控樹干動態(tài)生長的分子機制”的研究論文。

PtoP4H9參與細胞壁修飾改變細胞壁剛性。課題組供圖

該研究通過引入時間維度作為表型挖掘了調控毛白楊胸徑多年生動態(tài)生長的重要功能基因脯氨酸4-羥化酶（PtoP4H9），揭示了該基因通過調控細胞壁的化學修飾來促進樹干縱向生長的分子生物學機制。

團隊研究人員以毛白楊種質資源群體中303株個體為材料，連續(xù)8年對其主干進行表型測定，并通過擬合生長軌跡模型精準捕獲多年生生長速率等典型特征。隨后利用全基因組關聯分析策略和時空表達數據，定位到一個控制毛白楊胸徑性狀的關鍵基因——脯氨酸4-羥化酶，并揭示了脯氨酸4-羥化酶通過調控細胞壁上羥脯氨酸糖蛋白（HRGPs）的羥脯氨酸修飾水平改變了細胞壁剛性，從而促進細胞擴張，最終導致莖的增粗。

團隊研究人員鑒定到一個控制多年生莖動態(tài)生長的關鍵基因，這為科學認識多年生林木生長的遺傳調控奧秘提供了新見解，也為林木速生優(yōu)質分子設計育種、提高人工林生產力、保障木材戰(zhàn)略安全開辟了新路徑。

該研究結果不僅填補了國內外樹木多年生動態(tài)生長的遺傳調控機制一直不清楚的技術空白，還將為木材產量與品質遺傳改良、精準育種等卡脖子問題提供關鍵理論指導與技術支撐。

據悉，北京農學院/北京林業(yè)大學林木分子育種團隊教授張德強為本文通訊作者，北京林業(yè)大學博士后肖亮、博士生房媛媛及北京大學博士后張禾為論文共同第一作者。

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