TCP转录因子调控生菜叶缘形态与抽臺时间学术资讯

来源：BioArt植物

叶形是蔬菜的重要的农艺性状。生菜根据叶缘形状不同，分为常见的Empire（锯齿形叶）和Salinas（波浪形叶）两种类型。高温胁迫下，锯齿叶缘更易出现干烧心病变，且表现出晚抽薹表型，这些性状均为生菜等冷季蔬菜育种中的重要选择指标。

2020年2月，Horticulture Research 在线发表了来自日本长野蔬菜与观赏作物实验站题为ACIN-like TCP transcription factor (LsTCP4) having retrotransposon insertion associates with a shift from Salinas type to Empire type in crisphead lettuce (Lactuca sativa L.) 的研究论文。该研究通过遗传图谱的绘制和转录组分析，得到了同时控制叶缘形状和抽薹时间这两个关键性状的候选基因，而后结合分子生物学及细胞学实验，参考拟南芥中相关机制，对其可能在生菜的叶缘形状和抽薹时间产生的多效性作用进行了阐述，为在高温环境下提高生菜产量提供了重要的分子生物学基础。

Fig. 1: Features of two types of crisphead lettuce.

该研究以Empire（锯齿形）和Salinas（波浪形）两种类型为亲本，得到F2群体，遗传分析表明波浪形叶型受一单显性基因控制，且开花时间与叶型存在明显共分离现象。通过ddRAD-seq对F2群体进行遗传图谱的构建，并将叶型和抽薹时间这两个性状定位在LG5的同一个区域。进一步的精细定位（下图）和转录组分析，在该区域确定了一个编码CIN-likeprotein的TCP转录因子作为候选基因，命名为LsTCP4。系统发育分析表明，LsTCP4属于拟南芥TCP家族CINCINNATA (CIN)-like group，该家族被报道与锯齿状叶缘有关。基于上述研究，作者在Empire（锯齿形）生菜LsTCP4的等位基因3’UTR中发现了一个逆转录转座子的插入，推测正是由于这一特异性结构变异，导致其在叶片中的转录水平低于Salinas（波浪形），从而导致叶缘形状的差异。此外，由于已知TCP家族蛋白在拟南芥中可通过与FT的相互作用来控制开花时间，作者推测LsTCP4极有可能对生菜叶缘形状和抽薹时间产生多效性影响。上述研究结果得到了一个在高温环境下提高生菜产量的重要基因，为生菜品种的选育奠定了基础。

Fig. 2: Comparison of genomicsequences of Lsat_1_v5_gn_5_127021 locus in ‘VI185’ (Empire type) and ‘ShinanoGreen’ (Salinas type).

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41438-020-0241-4

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