Blomställningsarkitekturen hos växtväxter som korn regleras övervägande av meristemaktivitet och öde, som spelar en avgörande roll för att bestämma antalet blomstrukturer för spannmålsproduktion.
Spikelets är den grundläggande reproduktiva enheten för gräsblomställningar. Identiteten och beslutsamheten hos många gräsmeristem bestäms delvis av en grupp gener som uttrycks specifikt vid organgränser, som kan bilda lokala signalcenter som reglerar närliggande meristems öde och aktivitet.
Dessa gener är avgörande för att etablera och underhålla organ. Proteiner reglerar olika cellidentiteter, axillär meristem initiering och korrekt utveckling av närliggande organ och vävnader.
I den här studien karakteriserade forskargruppen en utvecklingsmutant av kornpigg, extra floret-a (flo.a). flo.a producerade extra spikelets och sammansmälta glumes på grund av den defekta etableringen av organgränser, som skiljer meristem från utvecklande organ, såsom blomställningsmeristem och utvecklande spikelet primordia.
Forskningen är publicerad i tidskriften Current Biology .
Genen HvALOG1 spelar en avgörande roll för att upprätthålla blomställningsarkitekturen hos korn. Å ena sidan är det gränslokaliserade proteinet associerat med signaler som ger korrekt utveckling av spikelet-meristemet (dvs. icke-cell autonomt); å andra sidan kontrollerar den gränsbildningen mellan blomorganen (autonomt).
"Vi visar att mutationer i HvALOG1 leder till produktionen av extra spikelets och är kopplade till sammansmältning av blommor som härrör från felaktig gränsbildning", säger Guojing Jiang, första författare till studien.
"Vår studie ger nya insikter om funktionen hos ALOG-familjemedlemmar när det gäller att reglera meristemaktivitet och blomställningsutveckling i korn", säger prof. Dr. Thorsten Schnurbusch. "Dessa fynd kan bidra till vår förståelse av de molekylära mekanismerna bakom blomställningsutvecklingen och kan ha konsekvenser för förbättring av grödan."
Identifieringen av vetegenen ALOG-1 och dess funktion under spikelets utveckling har beskrivits i den sampublicerade artikeln av Gauley, som visar att vete ALOG-1 inte uttrycks i spikelet meristemet utan producerar extra spikelets i mutanten, vilket överensstämmer med effekten som finns i korn.
"Våra gemensamma resultat avslöjar en viktig och bevarad mekanism av ALOG1 när det gäller att specificera spikelet meristem bestämning och bibehålla den karakteristiska spike-typ blomställning av spannmål i Triticeae gräs," säger Schnurbusch.
Mer information: Guojing Jiang et al, Icke-cellautonom signalering associerad med korn ALOG1 specificerar spikelet meristem bestämning, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.083
Journalinformation: Nuvarande biologi
Tillhandahålls av Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research
