AGL80.5和FPA.3的自然变异通过生长素合成通路影响杨树萌芽时间
Natural variants of AGL80.5 and FPA.3 contribute to bud break timing in poplar by controlling auxin biosynthesis
多年生木本植物的物候特征对其生态功能和适应复杂环境至关重要。然而，这些性状背后的遗传基础尚不清楚。在此，我们探讨了毛白杨(Populus tomentosa)春季芽萌芽的遗传结构和调控机制。通过物候性状和气候环境因素的全基因组关联分析，我们鉴定了在光周期途径中调控萌芽时间的关键基因:PtoAGL80.5 和PtoFPA.3.利用在人工气候箱中的转基因杨树以及在两个不同纬度下自然条件的生长实验，我们验证PtoAGL80.5和PtoFPA.3在春季萌芽中的作用。萌芽阶段的动态转录组分析和分子实验揭示了Pt oAGL80.5和PtoFPA.3的表达受到杨树典型物候模块(即，PtoEBB1-PtoSVP)的调控。此外，PtoFPA.3 的特定单倍型结合PtoAGL80.5 的RNA，通过影响其蛋白含量差异激活生长素合成基因PtoTAR2.1 的转录，从而影响春季萌芽时间。此外，到 21世纪末，PtoAGL80.5和PtoFPA.3 的晚芽单倍型增加，减少了毛白杨在不同纬度上的萌芽时间差异。我们的研究为理解多年生植物物候机制提供了更深入的认识，并支持在气候变化中发展目标育种和保护策略。
The phenological characteristics of perennial woody plants contribute to their ecological functions and adaptation to complex environments.However,the underlying genetic basis of these traits remains unclear.Here we explored the genetic architecture and regulatory mechanisms of spring bud break(BB)in Populus tomentosa.Through genome-wide association studies of phenological traits and climate-environment factors,we identified AGAMOUS-LIKE 80(PtoAGL80.5)and FLOWERING TIME CONTROL(PtoFPA.3)as causative genes within the photoperiod pathway that regulate BB timing.Using transgenic poplar in growth chambers and two different latitudes,we demonstrated the roles of these genes in earlier BB.Dynamic transcriptome analysis during the BB stage and molecular experiments revealed that the expressions of PtoAGL80.5 and PtoFPA.3 are regulated by the canonical phenological module(i.e.,EARLY BUD BREAK 1,SHORT VEGETATIVE PHASE-like).Furthermore,a specific haplotype of PtoFPA.3 binds to the RNA of PtoAGL80.5,affecting its protein content and subsequently activating the transcription of auxin synthesis gene PtoTAR2.1,which influence BB.Moreover,an increase in late bud haplotypes of PtoAGL80.5 and PtoFPA.3 by the end of the 21st century,which reduce the time difference in BB of P.tomentosa across latitudes.Our study provides a deeper understanding of the mechanisms underlying phenology in perennial plants and supports the development of target breeding and conservation strategies amid climate change.
李连政;黄瑞;金卓颖;张东海;张梦娇;肖亮;李鹏;田崇德;钟磊石;权明洋;刘丽君;杨钦淞;张德强;杜庆章;
北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;泰安,山东农业大学林学院,国家林业和草原局黄河下游地区造林学重点实验室,山东 271018;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;北京林业大学生物科学与技术学院,林木遗传育种国家重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,林木育种与生态修复国家工程研究中心,清华东路 35 号,北京 100083##北京林业大学生物科学与技术学院,教育部林木遗传育种与观赏植物重点实验室,清华东路 35 号,北京 100083;
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