棉花基于紫外线的地理适应 | BMC Biology

发表期刊：BMC Biology

论文标题：棉属植物Beauty Mark基因变异与紫外线地理适应性有关 （Natural variation in Beauty Mark is associated with UV-based geographical adaptation in Gossypium species）

通讯作者：Rui Zhang & Chengzhen Liang

第一作者：Muhammad Ali Abid

DOI：10.1186/s12915-023-01591-5

发表日期：2023年5月12日

背景

花青素是一类在植物中普遍存在的特殊代谢产物，由于其化学多样性，受到植物生物学家的广泛关注。它们赋予植物紫色、粉色和蓝色，吸引传粉昆虫，保护植物免受紫外线辐射，并清除活性氧（ROS），促进植物在非生物胁迫下的生存。在之前研究中，我们在海岛棉（Gossypium barbadense）中发现了Beauty Mark（BM）基因，它是花青素生物合成途径的一个激活因子；该基因还直接诱导吸引传粉昆虫的紫色斑点的形成。

不同棉花品种在紫外线吸收和反射方面存在差异，并且在清除活性氧（ROS）的花青素生物合成中表现出不同。

结果：

在本研究中，我们发现BM编码序列中的单核苷酸多态性（SNP）（C/T）与该性状变异有关。利用荧光素酶报告基因在本氏烟草（Nicotiana benthamiana）中对来自海岛棉和陆地棉（Gossypium hirsutum）的BM进行瞬时表达实验，结果显示编码序列中的SNP可能是陆地棉BM表型缺失的原因。接下来，我们证明了BM和紫外线花纹是相关的表型，并且紫外线暴露导致花卉活性氧生成增加；因此，在海岛棉和野生棉中BM对活性氧清除发挥作用。此外，核苷酸多样性分析和Tajima的D检验表明，在陆地棉进化过程中，GhBM位点经历了显著的选择性清除。

结论：

综上，研究结果表明，棉花品种在吸收或反射紫外线方面存在差异，因此在花青素合成以清除活性氧方面表现出不同；此外，这些特征与棉花品种的地理分布相关。

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Natural variation in Beauty Mark is associated with UV-based geographical adaptation in Gossypium species

转自：“BMC科研永不止步”微信公众号

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