生殖期结束时，即开花和结果的时期，是植物生命周期的关键时刻。然而，仍然需要更好地了解控制这一过程的因素。由西班牙国家研究委员会 (CSIC) 和瓦伦西亚理工大学 (UPV) 联合中心植物分子和细胞生物学研究所 (IBMCP) 领导的研究小组发现，一种名为 FUL 的基因控制着豌豆等作物的繁殖期持续时间。该基因将被用作延长这一阶段的生物技术工具，从而增加豌豆和其他豆类(如鹰嘴豆、扁豆或蚕豆)的果实和种子产量。该工作已发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
一年生植物只有一个繁殖季节，开花结果。科学家们正在寻找导致植物停止开花的遗传因素，以控制其繁殖期的长度。几年前，IBMCP 的 CSIC 研究教授 Cristina Ferrándiz 领导的小组发现了一个名为 FUL (FRUITFULL) 的基因，它是开花停止的一个非常重要的调节因子。
“最初的研究仅在拟南芥中进行，这是一种没有农艺意义的实验室植物，”费兰迪斯回忆道。 “我们想知道 FUL 的这种功能在其他物种中是否相同，尤其是农作物物种，以及我们是否可以利用这些知识来培育能够更长时间开花和结果的植物，从而获得更高的产量，”她总结道。为此，由 IBMCP 的 CSIC 研究员 Francisco Madueño 和其他法国和加拿大科学家领导的团队研究了 FUL 基因在豌豆(一种营养价值很高的豆类植物)中的作用。
“我们已经发现，导致豌豆中 FUL 基因功能丧失的突变会导致植物开花并结果果的时间更长。这告诉我们，FUL 不仅控制着生殖期的持续时间，而且还控制着生殖期的持续时间。实验室植物拟南芥，也包括其他物种，包括农作物，”Ferrándiz 解释道。 “花和果实产量的延长意味着在某些豌豆品种中，FUL 基因的突变可以使种子产量翻倍，无论在温室还是在田间，其营养特性都与非突变植物相同，”他说。
通过经典方法产生的突变体
该研究的作者发表在最新一期的《国家科学院院刊》上，强调为了获得所分析的 FUL 基因的突变，他们使用了通过经典方法获得的突变体库，而不产生转基因植物。因此，“获得新植物品种的方法可以基于今天和本研究中使用的传统诱变，或基于使用 CRISPR 的基因编辑，这是在不久的将来最有前途和最强大的精准农业工具，”弗朗西斯科·马杜尼奥.
这些结果的潜在应用是使用 FRUITFULL 基因作为生物技术工具来提高豆科作物的产量。中产豌豆品种的种子产量增加最为显着。相比之下，在产量已经很高的高产品种中，FUL 基因突变的影响很小，”Ferrándiz 说。
对于 IBMCP 研究人员来说，FRUITFULL 基因可能有利于快速、直接改良豆类品种。它们非常有价值，因为它们具有有趣的特性，例如对病原体或干旱的高抵抗力，但目前由于产量低而未被使用。 “这些品种中的 FUL 基因突变很可能也会使它们高产并可用于农业。考虑到我们在气候危机背景下面临的挑战以及开发能够更好地抵御气候危机的品种的需要，这可能非常重要，”他们争论道。
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