La suppression de l'ASPARTIC PROTEASE 1 prolonge la photosynthèse et augmente le poids des grains de blé

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Sep 11, 2023

La suppression de l'ASPARTIC PROTEASE 1 prolonge la photosynthèse et augmente le poids des grains de blé

Nature Plantes (2023)Citer

Nature Plantes (2023)Citer cet article

1 Altmétrique

Détails des métriques

L'allongement de la photosynthèse, ou séjour vert fonctionnel, représente une stratégie réalisable pour propulser le flux de métabolites vers les grains de céréales. Cependant, atteindre cet objectif reste un défi dans les cultures vivrières. Nous rapportons ici le clonage de l'assimilation du CO2 du blé et du grain amélioré 2 (gâteau2), le mécanisme sous-jacent aux avantages de la photosynthèse et aux allèles naturels se prêtant à la sélection de variétés d'élite. Une mutation stop prématurée dans la copie du génome A du gène ASPARTIC PROTEASE 1 (APP-A1) a augmenté le taux et le rendement de la photosynthèse. APP1 lié et dégradé PsbO, le membre extrinsèque protecteur du photosystème II essentiel pour augmenter la photosynthèse et le rendement. De plus, un polymorphisme naturel du gène APP-A1 dans le blé tendre a réduit l'activité de APP-A1 et favorisé la photosynthèse ainsi que la taille et le poids des grains. Ce travail démontre que la modification de APP1 augmente la photosynthèse, la taille des grains et les potentiels de rendement. Les ressources génétiques pourraient propulser la photosynthèse et les potentiels à haut rendement dans les variétés élites de blé tétraploïde et hexaploïde.

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Nous avons déposé les données brutes de séquençage dans la base de données Gene Expression Omnibus sous le code d'accession PRJNA861409. La correspondance et les demandes d'autres informations ou matériels connexes doivent être adressées à l'auteur correspondant. Les données sources sont fournies avec ce document.

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Cette étude a été soutenue par le National Key Research and Development Program of China (subvention no. 2022YFF1002902) et la National Natural Science Foundation of China (subvention no. 31972350). Nous remercions C. Hao, X. Zhang de l'Académie chinoise des sciences agricoles et Y. Jiao de l'Université de Pékin pour avoir partagé les variétés de blé hexaploïdes. Nous remercions J. Dubcovsky de l'Université de Californie, Davis, pour ses suggestions constructives.

MOE Engineering Research Center of Gene Technology, School of Life Sciences, Fudan University, Shanghai, Chine

Ke-Xin Niu, Chao-Yan Chang, Mei-Qi Zhang, Yue-Ting Guo, Yan Yan, Hao-Jie Sun, Guo-Liang Zhang, Xiao-Ming Li, Yi-Lin Gong, Ci-Hang Ding & Jin- Yinggou

Key Laboratory of Crop Heterosis and Utilization (MOE), Pékin Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, China Agricultural University, Pékin, Chine

Ke-Xin Niu, Chao-Yan Chang, Mei-Qi Zhang, Yue-Ting Guo, Yan Yan, Xiao-Ming Li, Yi-Lin Gong, Ci-Hang Ding, Meng-Lu Wang, Zhongfu Ni, Qixin Sun & Jin -Ying Gou

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J.-YG a conçu la recherche, interprété les données et rédigé le manuscrit. K.-XN a réalisé la plupart des expériences avec l'aide de C.-YC, M.-QZ, Y.-TG, YY, H.-JS, G.-LZ, X.-ML, Y.-LG, C .-HD et M.-LWZN et QS ont contribué à la discussion et à l'analyse des données.

Correspondance à Jin-Ying Gou.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Nature Plants remercie Lin Li et Thorsten Schnurbusch pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Notez que nous avons extrait les données de GSE12508 dans NCBI.

Données source

a,b, Séquence du gène app-B1 au site de mutation et son effet sur la séquence codante.

un. Comparaison des taux de protéine PsbO endogène chez les mutants dysfonctionnels. avant JC. Granulométries des mutants WT et psbo-A1. Barres = 1 cm. d–f. Données phénotypiques des grains des mutants WT et psbo-A1, y compris la longueur des grains (n = 10), la largeur des grains (n = 10), l'épaisseur des grains (n = 20), le poids de 1000 grains (n = 15), la rondeur des grains ( n = 4), et Tonnes/HA (n = 3). Les données représentées signifient ± SD ; le test t de Student bilatéral non apparié indique des valeurs de p.

Données source

L'activité enzymatique spécifique de APP1 sur un substrat synthétique et PsbO. un. L'activité enzymatique spécifique de APP1 sur un substrat artificiel. n = 4, les données représentaient la moyenne ± SD, et le test t de Student non apparié à deux queues indique les valeurs de p. b. L'activité enzymatique spécifique de APP1 sur PsbO.

Données source

un. Représentation du diagramme de Venn des gènes d'expression régulés à la hausse entre le mutant app-A1 rétrocroisé et WT. b. Représentation du diagramme de Venn des gènes d'expression régulés à la baisse entre le mutant app-A1 rétrocroisé et WT. c. L'expression APP-A1 dans le mutant app-A1 et WT via RNA-seq. n = 3, les données représentaient la moyenne ± SD, et le test t de Student non apparié à deux queues indique les valeurs de p. d. L'expression de PsbO-A1 dans le mutant app-A1 et WT via RNA-seq. n = 3, les données représentaient la moyenne ± SD, et le test t de Student non apparié à deux queues indique les valeurs de p. Analyse GO (e) et KEGG (f) chez le mutant app-A1. n = 3.

Données source

Fig. supplémentaires. 1 et 2 et Données 1 et 2.

Films non traités pour la Fig. 2.

Films non traités pour la Fig. 3.

Films non traités pour la Fig. 4.

Films non traités pour la Fig. 6.

Films non traités pour données étendues Fig. 3.

Films non traités pour données étendues Fig. 4.

Données statistiques pour la Fig. 1.

Données statistiques pour la Fig. 2.

Données statistiques pour la Fig. 3.

Données statistiques pour la Fig. 5.

Données statistiques pour la Fig. 6.

Données statistiques pour Extended Data Fig. 1.

Données statistiques pour Extended Data Fig. 3.

Données statistiques pour Extended Data Fig. 4.

Données statistiques pour Extended Data Fig. 5.

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Réimpressions et autorisations

Niu, KX., Chang, CY., Zhang, MQ. et coll. La suppression de l'ASPARTIC PROTEASE 1 prolonge la photosynthèse et augmente le poids des grains de blé. Nat. Plantes (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01432-x

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Reçu : 13 septembre 2022

Accepté : 09 mai 2023

Publié: 05 juin 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41477-023-01432-x

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