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羅杰團隊揭示水稻單環(huán)二萜基因簇自然變異的生化基礎(chǔ)及其在水稻抗病中的作用
2020年12月07日，海南大學羅杰教授團隊Nature Plants在線發(fā)表了題為“Selection of a subspecies-specific diterpene gene cluster implicated in rice disease resistance” 的研究論文，揭示了水稻單環(huán)二萜基因簇自然變異的生化基礎(chǔ)及其在水稻抗病方面的作用，為作物遺傳改良提供了新資源。
植物次生代謝對植物抵御各種生物與非生物脅迫至關(guān)重要。萜類是目前已報道的一類數(shù)量多、結(jié)構(gòu)多樣的次生代謝物，在植物發(fā)育、逆境抗性等方面發(fā)揮著重要作用。
羅杰團隊利用水稻自然群體進行代謝物全基因組關(guān)聯(lián)分析（mGWAS），在水稻7號染色體成功定位、并結(jié)合酵母微粒體、煙草瞬時表達及轉(zhuǎn)基因等手段鑒定了一個控制單環(huán)二萜自然變異的基因簇DGC7。該基因簇由1個萜烯合成酶及2個CYP450酶組成，在質(zhì)體中催化形成5,10-二酮-蓖麻烯（5,10-diketo-casbene），一種具有潛在醫(yī)用價值的重要二萜。進一步研究發(fā)現(xiàn)，DGC7受到茉莉酸甲酯介導(dǎo)的表觀調(diào)控因子JMJ705直接調(diào)控，并能提高水稻對于白葉枯病的抗性。另外，該研究還在群體水平揭示了DGC7的結(jié)構(gòu)性自然變異及其演化過程，為深入研究植物代謝基因簇起源奠定了基礎(chǔ)。
海南大學羅杰教授為該論文的通訊作者，華中農(nóng)業(yè)大學生命科學技術(shù)學院博士研究生占傳松為作者。華中農(nóng)業(yè)大學袁猛教授及陳玲玲教授團隊、英國約克大學Ian Graham教授、日本茨城大學Morifumi Hasegewa教授、德國馬普所Alisdair Fernie教授團隊等也參與了該項研究。特別感謝華中農(nóng)業(yè)大學周道繡教授團隊在揭示該基因簇表觀調(diào)控方面所提供的幫助。