科学家发现了一种可以提高谷类作物产量潜力的遗传机制

解决世界粮食，饲料和生物能源挑战需要整合多种方法和多种技能。Donald Danforth植物科学中心助理成员Andrea Eveland博士和她的团队确定了一种控制与谷物谷物生产相关的发育特性的遗传机制。这项工作是在狗尾草(Setaria viridis)中进行的，这是一种新兴的禾本科模式系统，与经济上重要的谷类作物和生物能源原料如玉米，高粱，柳枝稷和甘蔗密切相关。

Eveland实验室的研究结果“Brassinosteroids调节分生组织命运和Setaria viridis中独特花序形态的分化”最近发表在植物细胞杂志上。。在他们的研究中，杨等人。在S.viridis基因组中绘制了一个遗传基因座，该基因座控制着一些称为刷毛的不育枝条的生长，这些枝条是在一些草种的带纹花序上产生的。他们的研究表明，这些无菌刷毛最初被编程为小穗;草特有的结构，产生花和谷物。Eveland的工作表明，在花序发育的早期确定小穗到鬃毛的转化，并由一类称为油菜素类固醇(BRs)的植物激素调节，这些植物激素调节植物生长，发育和免疫中的一系列生理过程。除了将无菌结构转化为含有种子的结构外，研究还表明，BR合成的局部破坏可导致每个小穗产生两朵花而不是通常形成的单一花。因此，这些BR依赖性表型代表了两种可能的增强途径小麦的粮食生产，包括许多发展中国家的自给作物，这些作物基本上尚未开发用于遗传改良。

“这项工作很好地证明了如何利用狗尾草(Setaria viridis)来获得对草种子生产机制的基本见解 - 我们最重要的植物群包括玉米，高粱，水稻，小麦和大麦，”托马斯说。 Brutnell，博士，丹佛斯中心可再生燃料企业研究所所长。“值得注意的是，这个项目是在Eveland博士加入Danforth中心之后构思和开展工作的 - 这对于一名初级教员而言是一个令人印象深刻的壮举，既可以说明模型系统的优势，又可以说明她组建的团队在丹佛斯中心。“

在丹佛斯中心，Eveland的研究重点是控制谷类作物植物结构特征的发育机制。具体而言，她研究了如何从干细胞形成植物器官，以及基础调控网络的变异如何能够精确调节植物形态。她的团队整合了计算和实验方法，以探索这些基因网络的扰动如何改变物种内和禾本科植物的形态，最终目标是确定提高谷物谷物产量的目标。

“为狗狗提供的遗传学和基因组学工具能够更快地解剖分子途径，例如这一途径，并允许我们在与我们的目标改善的粮食作物密切相关的系统中直接操纵它们，”Eveland说。“这意味着我们更接近于为谷类作物设计和部署最佳结构。利用这些研究结果来改善相关禾本科植物物种的前景，例如珍珠和狐尾粟，尤其令人兴奋。”