Mutationen im Weizen-TaAPA2-Gen führen zu pleiotropen Effekten auf die Pflanzenarchitektur

Diese Studie wird von Shisheng Chens Gruppe vom National Wheat Breeding Laboratory des Institute of Advanced Agricultural Sciences der Universität Peking veröffentlicht. Die Pflanzenarchitektur hat einen erheblichen Einfluss auf die Pflanzenentwicklung und -produktivität und wurde daher bei verschiedenen Pflanzenarten umfassend untersucht. Studien zu den Genen und molekularen Mechanismen, die die Pflanzenarchitektur in Weizen regulieren, sind jedoch noch begrenzt.

Die jüngste Zusammenstellung von Referenzgenomsequenzen und die Generierung von Mutantenpopulationen haben Forschern die notwendigen Ressourcen zur Verfügung gestellt, um Gene zu identifizieren, die an der Regulierung der Weizenpflanzenarchitektur beteiligt sind. Shengsheng Bai, Guiping Wang und ihre Kollegen in Chens Gruppe wollten ein Gen identifizieren, das für die Regulierung der Weizenarchitektur verantwortlich ist. Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaften China Life Sciences.

Das Team nutzte kartenbasiertes Klonen, um das TaAPA2-Gen zu identifizieren und zeigte, dass es ein neues Protein mit den vWA- und Vwaint-Domänen kodiert. Anschließend demonstrierten sie mithilfe von drei Ansätzen seine entscheidende Rolle bei der Regulierung verschiedener Architekturmerkmale in Weizen: 20 unabhängige EMS-Mutanten, CRISPR/Cas9-vermittelte Genbearbeitung und stabile transgene Komplementation.

Die Autoren lieferten Beweise dafür, dass semi-dominante EMS-Mutationen in TaAPA2 wahrscheinlich durch dominant-negative Effekte und validierte Wechselwirkungen zwischen Wildtyp-TaAPA2 wirken^NC4 und mutierte Proteine ​​sowie TaAPA2-Selbstinteraktionen^NC4Darüber hinaus entdeckte das Team, dass TaAPA2 mit TaCCDC115 interagierte, einem Protein, das am Aufbau der H+-ATPase vom Vakuolentyp (V-ATPase) beteiligt ist.

Knockout-Mutanten von TaCCDC115 in der Brotweizensorte Fielder zeigten eine deutliche Wachstumsverzögerung. Es wurde beobachtet, dass eine Wechselwirkung zwischen TaCCDC115 und einer V-ATPase-Untereinheit, TaVHA-c, die Bindung zwischen TaAPA2 und TaCCDC115 in Blättern von Nicotiana benthamiana stört.

„Nachdem wir TaAPA2 geklont haben, sind wir nun bereit, tiefer in seine molekularen Mechanismen einzutauchen. TaAPA2 hat ein erhebliches Potenzial, unser Verständnis der vWA-Domänen enthaltenden Proteine ​​und ihrer Rolle bei der Gestaltung der Weizenpflanzenarchitektur zu verbessern“, sagt Chen.