Поделки из колосков пшеницы: Колосья пшеницы

Содержание

Колосья пшеницы

Жатва не за горами, и мы настоятельно рекомендуем читателям запастись золотыми колосьями пшеницы. Для чего? Сейчас расскажем! Колоски пшеницы — настоящая сокровищница стильных идей для дома и не только, которая свела с ума всю нашу редакцию.

«Так Просто!» создала для тебя потрясную подборку идей пшеничного декора на любой случай. Черпай вдохновение вместе с нами!

Колосья пшеницы

  1. Первое и самое простое, что можно сделать из колосков пшеницы, это сплести их в уютный венок.

    А смешав множество колосьев различных цветов, можно получить нечто очень оригинальное!

    Если ты считаешь круглые венки слишком скучными, попробуй сплести венок в форме сердца. Смотрится ну очень необычно.

    А заготовив и засушив немного колосьев на год вперед, можно сделать удивительный венок к светлому празднику Пасхи. Дополни его птицами, пестрыми перьями и праздничными яйцами, и ты не прогадаешь!

  2. Если венки ну совсем приелись, дверь можно украсить чудесным букетом из колосков. А яркая лента задаст нужное настроение!
  3. Не обходится без уютных колосков и свадебный декор. Засушенные колосья пшеницы хорошо впишутся в деревенский стиль свадьбы.

    Таким нехитрым и очень оригинальным способом можно оформить центральные декорации праздничного стола, приглашения для гостей и посадочные карточки.

    Только взгляни, как это восхитительно!

    А тематический свадебный торт, украшенный колосьями пшеницы, станет настоящей изюминкой праздника. Гости будут в восторге!

  4. Из засушенных колосьев пшеницы можно собрать оригинальный букет невесты.

    Ну и куда же без бутоньерки для жениха в кантри стиле!

  5. Добавь немного ярких красок в букет из колосков, и обычное застолье превратится в красочный праздник. Такой букет станет отличным дополнением детской вечеринки.

    Это целое произведение искусства! Тут и пшеница, и мак, и тыква… Всё выглядит очень натурально и по-домашнему.

    Еще одна превосходная идея осеннего декора. Пышные снопы во главе стола!

  6. При помощи колосков пшеницы, бобов и бечевки можно оригинально украсить баночку для сыпучих.

    Такой подсвечник совсем несложно смастерить. 10 минут — и на твоем столе уютный очаг, который станет верным спутником теплых домашних посиделок.

Бытует мнение, что композиция из колосков на окне или венок на входной двери оберегают жилище от злых духов, приносят удачу и любовь. Красиво украшенный дом или оформленное с душой событие способны не только поднять настроение, но и добавить уюта. Главное — прояви фантазию, и твоя жизнь наполнится теплом и радостью!

Понравилась статья? Поделись ею с друзьями в соцсетях.

Автор статьи

Кристина Миронюк

Поклонница живописи, особенно Моне и Климта. Обожает кино, ценит музыку на виниле. Архитектура и скульптура — то, что вдохновляет любознательную личность круглосуточно! Кристина занимается изучением цифровых технологий для протезирования в стоматологии. Девушка выбирает минимализм и простоту как в интерьере, так и в жизни. Вдохновляющий горный вид и книга «Двадцать тысяч льё под водой» Жюля Верна — вот что нужно для счастья нашему очаровательному автору!

Осенний декор интерьера своими руками — 16 фото и мастер-класс

Осень. Время наслаждаться природой — на улице и дома. Осенние листья удивляют своим разноцветием и вносят в интерьер теплоту и уют.

Какую поделку можно сделать из листьев, чтобы украсить дом? У нас есть множество отличных идей! Осенние поделки из листьев, желудей, шишек, ягод рябины и шиповника, сухих цветов своими руками украсят ваш интерьер.

Венок из осенних листьев и пшеницы

Венок из листьев, желудей, орехов и фруктов

Осеннее украшение стола

Осенний венок на кухню

Украшение стола листьями

Осенние букеты с желудями

Подсвечник с грецкими орехами

Букет из кленовых веток

Даже ветки идеально подходят для украшения интерьера своими руками. Прелесть осеннего декора состоит в том, что он не требует ни много времени, ни много денег, зато результат превосходит все ожидания — посмотрите на фото, которые мы для вам подобрали.

Декор из веток для осеннего стола

Декоративные ветки для напольной вазы

Венок на дверь из веток и кленовых листьев

Красивое декорирование осенними листьями и цветными вазами

Вот еще интересная идея: поделки из сухих колосьев пшеницы

, которые можно купить в любом магазине товаров для творчества. Красиво и практично. Нежные пышные колосья подходят для того, чтобы расставить акценты по всему дому: на дверь повесить венок, на тумбочки — букеты, на обеденный стол — декорированные салфетки.

Обеденные салфетки, украшенные пшеничными колосьями

Венок из колосьев пшеницы

Букеты из пшеницы

А может, вы хотите сплести венок из листьев своими руками? Мы приготовили для вас мастер-класс:

Как сделать венок из осенних листьев своими руками

Вам понадобятся:

  • виноградные или кленовые листья
  • цветочная проволока ок. 60 см длиной
  • кусачки

И вот так просто это делается:

1. Проткнуть листья (20-30 шт) посередине и насадить их на проволоку.

2. Согнуть проволоку и придать поделке форму венка.

Поделки своими руками: настенные композиции

Композиции, о которых пойдет речь, предназначены для украшения стен. Любители изящных идей наверняка оценят необычное сочетание веток дерева с нежными бубенчиками льна, колосками пшеницы и других сухих цветов.

Шаг за шагом вы узнаете все тонкости поделок, которые предлагается выполнить. Они весьма просты и совсем необязательно их точно копировать. Пусть они подтолкнут вас к созданию своих собственных поделок.

Эти композиции придадут вашему дому свежесть, подчеркнут стильность обстановки и обеспечат хорошее настроение.

Композиции с бубенчиками льна и колосками пшеницы –  мастер класс

Вам потребуются: 14 веток коричного дерева по 30 см каждая, мешковина, пеньковая тесьма, побеги эвкалипта, веточки брома, веточки скрофуларии и льна, колоски пшеницы, нигелла дамасская, протея, бечевка, силиконовый пистолет, ножницы.

  1. Ветки коричного дерева собираем в пучок и перевязываем бечевкой. Делаем аккуратную петельку, при помощи которой композиция будет крепиться на стене.
  2. Две веточки эвкалипта размещаем вдоль пучка из веток корицы и приклеиваем горячим силиконом.

                                

3. Собираем в букетик и перевязываем бечевкой четыре метелки брома.

4. Закрепляем букет над ветками так, как показано на рисунке.. Аккуратно подрезаем концы стеблей. Должно получиться вот так.

   

5. Собираем второй букетик из пяти-шести колосков пшеницы. Перевязываем бечевкой и закрепляем в поделке по диагонали. По обеим диагоналям приклеиваем веточки льна.

 

6. Приклеиваем поверх веток корицы пять коробочек нигеллы дамасской.

   

7. Отрезаем полоску мешковины длиной около 60 см и сворачиваем ленту в кольцо.

8. Сжимаем кольцо посередине и перевязываем бечевкой. Получается бант.

                         

9.

Наматываем на палец пеньковую тесьму так, чтобы она приобрела форму спирали.

       

10. Отрезаем от спирали три кусочка длиной примерно по 20 см каждый и приклеиваем силиконом в центре банта.

11. Цветок протеи придаст банту особый шик. Аккуратно приклеиваем его в середину банта.

12. Горячим силиконом приклеиваем готовый бант к композиции из веток коричного дерева.

Настенная композиция своими руками готова.

Поделка Веер на стене – мастер класс

Эта оригинальная композиция станет прекрасным настенным украшением. В качестве основы используется веер, на котором крепятся листья, колосья и сухие цветы. Обратите внимание на изысканную цветовую гамму: в композиции доминируют сиреневые, пурпурные и фиалковые тона.

Вам потребуется: Веер из тростника, мешковина, 3 округлых листа, 2 веточки эвкалипта микрофолиа, 5 колосков пшеницы, несколько веточек нигеллы ориенталь и нигеллы дамасской, татарник, декоративные тыковки, бечевка, силиконовый пистолет, ножницы.

Порядок работы:

1. Размещаем на веере три больших листа округлой формы и приклеиваем их горячим силиконом.

2. Подрезаем и приклеиваем две веточки эвкалипта микрофолиа.

3. Горячим силиконом приклеиваем колоски пшеницы так, чтобы «усики» не выходили за край веера.

4. Приклеиваем коробочки нигеллы ориенталь.

5. Приклеиваем восемь веточек нигеллы дамасской.

6. Приготовленные заранее соцветия татарника приклеиваем в нижней части веера.

7. Отрезаем полоску мешковины длиной 80 см и складываем так, как показано на фото.

8. Перевязываем в середине бечевкой так, чтобы получился бант.

              

9. Отделяем от стебля декоративные тыковки, вставляем одну в другую и приклеиваем силиконом к банту из мешковины.

                                   

10. Закрепляем готовый бант в нижней части веера.

Поделка Веер на стену — готова к украшению помещения.

Поделки из природного материала – композиция в сельском стиле

Эта композиция в сельском стиле, составленная из натуральных грубых материалов, не только украсит ваш дом, но и придаст ему свежесть и стильность.

Вам потребуется: Древесный круг диаметром 25 см, мешковина, 1 большой корень и 3 куска древесной коры, 4 небольших кокосовых листа, волокна кактуса, метелки сорго и брома, колоски пшеницы, татарник, 4 коробочки лотоса и несколько головок мака, 3 бадама, 2 люффы и 2 протеи, 2 корешка, 1 небольшой початок кукурузы, оазис, бечевка, плоскогубцы и проволока, ножницы и нож, крючок, молоток, силиконовый пистолет.

Композиции из природного материала своими руками

1. Прежде чем начать работу, накрываем стол чем-нибудь мягким, чтобы не поцарапать во время работы его поверхность. Вбиваем в древесный круг крючок, с помощью которого вся композиция будет крепиться на стене.

      

2. Вырезаем оазис размером 14 х 9 см и оборачиваем мешковиной так, как это показано на фото.

3. Горячим силиконом приклеиваем оазис к деревянному кругу.

     

4. Затем как можно прочнее приклеиваем большой корень. Не пожалейте силикона, так как это самый тяжелый элемент во всей поделке.

5. Приклеиваем три куска древесной коры.

      

6. Закрепляем 4 кокосовых листа.

7. Волокна кактуса слегка скручиваем и делаем бант-завиток. Прикрепляем проволокой к оазису. Для поделки потребуется три таких банта.

8. Аккуратно размещаем банты и добавляем в букет две люффы.

9. Втыкаем в оазис в произвольном порядке метелки сорго.

       

Украшение композиции колосками

10. Обрезаем колоски брома и втыкаем их в оазис.

11. Равномерно распределяем по периметру оазиса соцветия татарника.

12. Затем закрепляем в оазисе букетик из девяти колосков пшеницы.

        

13. Заостряем концы двух декоративных корешков и втыкаем их в оазис.

       

14. Закрепляем в оазисе бадам.

15. Рядом с колосками втыкаем 4 головки мака.

16. Добавляем в букет две корзиночки протеи.

17. Горячим силиконом приклеиваем маленький початок кукурузы.

18. Закрепляем еще раз несколько маковых головок.

19. И наконец, завершают композицию четыре коробочки лотоса.

Композиция в сельском стиле на стену из природных материалов своими руками готова.

Если вам понравились поделки в этой статье, вы можете выразить свое мнение в комментариях. Или даже поделиться своими возможностями в этом виде творчества.

Женщина залила колосья пшеницы водой… В мгновение ока она смастерила чудо из чудес!

Жатва не за горами, и мы настоятельно рекомендуем читателям запастись золотыми колосьями пшеницы. Для чего? Сейчас расскажем! Колоски пшеницы — настоящая сокровищница стильных идей для дома и не только, которая свела с ума всю нашу редакцию.

«Копилочка Полезных Советов » создала для тебя потрясную подборку идей пшеничного декора на любой случай. Черпай вдохновение вместе с нами!

Колосья пшеницы

  1. Первое и самое простое, что можно сделать из колосков пшеницы, это сплести их в уютный венок.
    А смешав множество колосьев различных цветов, можно получить нечто очень оригинальное!

    Если ты считаешь круглые венки слишком скучными, попробуй сплести венок в форме сердца. Смотрится ну очень необычно.

    А заготовив и засушив немного колосьев на год вперед, можно сделать удивительный венок к светлому празднику Пасхи. Дополни его птицами, пестрыми перьями и праздничными яйцами, и ты не прогадаешь!

  2. Если венки ну совсем приелись, дверь можно украсить чудесным букетом из колосков. А яркая лента задаст нужное настроение!
  3. Не обходится без уютных колосков и свадебный декор. Засушенные колосья пшеницы хорошо впишутся в деревенский стиль свадьбы.
    Таким нехитрым и очень оригинальным способом можно оформить центральные декорации праздничного стола, приглашения для гостей и посадочные карточки.

    Только взгляни, как это восхитительно!

    А тематический свадебный торт, украшенный колосьями пшеницы, станет настоящей изюминкой праздника. Гости будут в восторге!

  4. Из засушенных колосьев пшеницы можно собрать оригинальный букет невесты.
    Ну и куда же без бутоньерки для жениха в кантри стиле!

  5. Добавь немного ярких красок в букет из колосков, и обычное застолье превратится в красочный праздник. Такой букет станет отличным дополнением детской вечеринки.

    Это целое произведение искусства! Тут и пшеница, и мак, и тыква… Всё выглядит очень натурально и по-домашнему.

    Еще одна превосходная идея осеннего декора. Пышные снопы во главе стола!

  6. При помощи колосков пшеницы, бобов и бечевки можно оригинально украсить баночку для сыпучих.
    Такой подсвечник совсем несложно смастерить. 10 минут — и на твоем столе уютный очаг, который станет верным спутником теплых домашних посиделок.

Бытует мнение, что композиция из колосков на окне или венок на входной двери оберегают жилище от злых духов, приносят удачу и любовь. Красиво украшенный дом или оформленное с душой событие способны не только поднять настроение, но и добавить уюта. Главное — прояви фантазию, и твоя жизнь наполнится теплом и радостью!

Понравилась статья? Поделись ею с друзьями в соцсетях.

ЕЩЕ БОЛЬШЕ ОТКРЫТОК ЗДЕСЬ

Поделка Колосья пшеницы из макарон (аппликация)

2018-07-08

Колосья пшеницы из макарон и пластилина (аппликация)

Эту поделку можно изготовить вместе с малышом от 2 до 5 лет. Можно, конечно, и с более взрослыми детьми, но для них эта работа покажется слишком простой и неинтересной. А вот младшие отнесутся к такому заданию, как к интересному приключению.  Чтобы исключить разные неприятные моменты, как то съеденный пластилин или испачканная мебель, настоятельно рекомендую поучаствовать в рукоделии вместе с малышом.

Приготовьте для работы: специальную дощечку для работы с пластилином или кусок цветного картона, несколько кусочков желтого пластилина, фигурные макароны в форме листиков.

А теперь за дело.

Шаг 1. Подготовьте заранее рабочее место. Приучайте ребенка к тому, что перед началом работы, рабочую поверхность нужно покрыть клеенкой или бумагой. Кладем перед собой дощечку и раскатываем на ней в колбаску три кусочка пластилина. Заранее оторвите эти кусочки от бруска, ребенку это сделать очень трудно. Колбаску сначала раскатывайте между ладошками, а потом на дощечке. Ваш малыш сделает это неумело и некрасиво, но не отбирайте сразу у него пластилин, не старайтесь все переделать и довести до совершенства. Располагаем три колбаски на картоне.

Шаг 2. Теперь нужно примять пластилин к картону. Пальчиками вдавливаем колбаски в картон. Обычно дети приходят в восторг от этого действия, легко справляясь с задачей.

Шаг 3. Вот теперь берем в руки макароны и постепенно вдавливаем их в пластилин. Первый колосок лучше сделать взрослому, чтобы показать, как  должны расположиться «зернышки» в колоске. Может случиться так, что ребенок не совсем правильно разместит макароны в колоске. Присмотритесь повнимательнее к последней фотографии: именно так получилось у нас. Пусть так останется, ведь важно то, что ребенок справился с заданием. Просто его колоски особенные, в них зернышки живут иначе.

В процессе работы занимайте ребенка полезными разговорами: называйте словами все процессы, которые вы выполняете, побуждайте малыша к активным действиям, задавайте вопросы: что он делает, какого цвета колосок,  сколько зернышек в каждом колоске, что делают из пшеницы, где она растет…  Таким образом вы ненавязчиво пополняете словарный запас ребенка, формируете у него понимание различных процессов.

Назначеные фильтры

Навык
  • Чувство цвета
  • Фантазия
  • Словарный запас
  • Развитие речи
  • Пространственное восприятие
  • Память
  • Мелкая моторика
  • Логика
  • Координация
  • Воображение
Способности
  • Уникальные
  • Физические
  • Художественно-изобразительные
  • Литературные
  • Музыкальные
  • Конструктивно-технические
  • Математические
  • Умственные и специальные
  • Учебные и творческие

Галерея картинок

Похожие статьи

алмазная вышивка, салфетки для декупажа на OLX Украина

Бердянск Сегодня 04:25

Шкатулка

Антиквариат / коллекции » Поделки / рукоделие

Изюм Сегодня 03:59

Днепр, Амур-Нижнеднепровский Сегодня 03:49

Чернигов Сегодня 03:39

Лента

Антиквариат / коллекции » Поделки / рукоделие

Чернигов Сегодня 03:39

150 грн.

Договорная

Жовква Сегодня 03:38

Харьков, Индустриальный Сегодня 03:38

Кружочек

Антиквариат / коллекции » Поделки / рукоделие

Чернигов Сегодня 03:38

Ікони

Антиквариат / коллекции » Поделки / рукоделие

Овруч Сегодня 03:29

Николаев, Ингульский Сегодня 03:25

Одесса, Приморский Сегодня 03:13

Картина

Антиквариат / коллекции » Поделки / рукоделие

Хмельницкий Сегодня 03:07

Киев, Святошинский Сегодня 03:07

Бердянск Сегодня 02:48

Днепр, Амур-Нижнеднепровский Сегодня 02:47

Киев, Оболонский Сегодня 02:39

Дидух из колосков пшеницы | Страна Мастеров

Соломенный оберег — Дидух, символ хорошего урожая, мира и согласия в семье, достатка в доме.
Само слово произошло от двух «дух дедов». То есть дидух символизирует связь поколений.
Дидуха начинали плести после сбора урожая и хранили до Рождества. В Святой вечер хозяин дома торжественно заносит его в дом, приговаривая: «Дідух до хати — біда із хати».
Дидух состоит из трёх частей. Одна символизирует прошлое, вторая — настоящее, третья — будущее.
Это моя вторая работа плетения Дидуха.
Когда представила первую работу https://stranamasterov.ru/node/587311 в комментариях попросили МК….с радостью принялась за дело!!!:-)
Размер Дидуха 40см, сплела его из маленьких колосков пшеницы, которые остались от первого Дидуха (55см). Колоски могут быть самые разные- ячменя, ржи, пшеницы…могут присутствовать и лекарственные растения.

Подсушила колоски, из такой охапки получилось два Дидуха:-)
Если плести из свежих колосков- высохнув оберег может распасться.

Делю колоски на одинаковые снопики, смотрю по размеру колоса.
В снопике должно быть семь колосков (по дням недели), плотно связываю их возле колоса.
На оберег пошло 17 снопиков.

Итак, начинаю плести первый ряд — будущее. Будущее будет состоять из 5 снопиков.
Беру снопик из семи колосков…

…к нему, приблизительно на 5 см ниже, прилаживаю вокруг снопа ещё 4 снопика

Все снопики связываю вместе, возле колоса.

Оплетаю плотно шпагатом 4-5см.
Термопистолетом клею начало плетения, потом клей не использую.

Подготовила снопики для второго и третьего ряда.
Эту операцию можно сделать в начале работы, но я ещё не знала сколько пойдёт в изделие снопиков…. Вы уже знаете:-) Всего 17 снопиков….5 использовала на «будущее», осталось 12:-)

Приступаю крутить второй ряд — настоящее.
Беру снопик, плотно притягиваю его к «будущему» продолжая крутить шпагат. ..

Вот так плотненько, чтоб не было видно стебля.

К нему подставляю ещё снопики.
Теперь плотно накручиваю «настоящее»….

….приблизительно 4 см.

А, это я перехожу плести третий ряд- прошлое.
Его решила сделать по спирали…как бы ступеньками: снопик — три оборота шпагатом, опять снопик….три оборота и тд.

Так я прятала шпагат, чтоб не было узлов.
Подняла в верх несколько соломин, и с помощью карандаша просунула во внутрь шпагат.

Смотрится аккуратно.

Сделала поясок (там где видны стебельки:-) Делала на всякий случай, чтоб потом украсить… Начинаю плести «штанишки» (3см)

Делаю три ножки.
Для этого равномерно поделила стебли и аккуратно отогнула в стороны.
Чтоб две ножки не мешали и не путались, пока буду крутить первую, зафиксировала их монтажной лентой.

Первая ножка готова (7см).
Помните? Узлы не делаю, прячу с помощью карандаша:-)

Вторая готова:-)

Все ножки накручены шпагатом.
Сложила их вместе и зафиксировала монтажной лентой…

…с помощью пилы с мелкими зубьями, в одном направлении аккуратно отпилила лишнее.

Детишки обязательно захотят посмотреть…подержать в ручках, и чтоб не где не укололо, легонько, в одном направлении прошлась наждачной бумагой:-)

Немного отогнула вниз ту часть снопиков, которая играет роль «прошлого».
Таким образом получается — «прошлое» смотрит вниз, «настоящее» находится в горизонтальном положении, а «будущее» устремлено в верх.
Дидух готов!!!
Украсила его засушенными ромашками, на ножках скрутила бусины из шпагата, на поясе атласная лента и красивый цветок из листьев кукурузы.
Как его делала смотрите https://stranamasterov. ru/node/603840

Вид с верху.
С какой стороны не посмотреть- аккуратная работа, нигде нет узлов, пробелов….всё затянуто и ровненько.
Любуюсь:-)

Вид с обратной стороны

Рядом с Дидухом стоит Берегиня сделанная из листьев кукурузы.
МК https://stranamasterov.ru/node/604025
Очень рада,что коллекция оберег пополняется….
Буду рада, если мой МК поможет пополнить и Вашу коллекцию хранителей мира и согласия в семье, достатка в доме — оберег:-)

Колосок — обзор | ScienceDirect Topics

17.3.2.3 Репродуктивное развитие

Репродуктивные органы семейства Poaceae (травы) являются основными единицами, определяющими урожай зерновых культур. Колоски являются основными единицами соцветий риса и обычно состоят из цветка, состоящего из переплетенных чешуек и палеи, образующих шелуху, двух лодикул, шести тычинок и одного пестика. Как сверхэкспрессия miR396 с результирующим подавлением его генов-мишеней, так и двойные мутанты osgrf6 osgrf10 показали аномальные колоски с открытой шелухой, длинные стерильные чешуйки и аномальное количество пестиков и тычинок (Liu et al. , 2014). В частности, было высказано предположение, что открытая шелуха является результатом того, что лемма и палеа не растут достаточно нормально, чтобы дотянуться друг до друга.

Часть функции OsGRF6 и OsGRF10 в развитии цветков риса может быть объяснена прямой регуляцией транскрипции домена 2 рисового джумонжи (JMJD2) семейства jmjC , гена 706, который кодирует деметилазу h4K9 (05 OsJ6M). ; Sun and Zhou, 2008) и O. sativa crinkly4 рецептор-подобная киназа ( OsCR4 ; Pu et al., 2012), два гена необходимы для целостности шелухи, а также идентификации и количества органов цветка. Эта регуляция транскрипции, по-видимому, опосредуется прямым связыванием OsGRF6 или OsGRF10 с GA-чувствительными элементами (TAACARA, R = G или A), присутствующими в промоторах OsJMJ706 и OsCR4 , как было продемонстрировано in vitro с помощью сдвига электрофоретической подвижности. анализ (EMSA) и in vivo с помощью ChIP или репортерных анализов в протопластах Arabidopsis . Интересно, что авторы также показали, что взаимодействие с OsGIFs усиливает транскрипционную активность как GRF6, так и GRF10 на промоторах OsJMJ706 и Os CR4 .

Было показано, что мутант риса rdh2 с измененной датой заголовка (эквивалентной времени цветения) имеет пониженные уровни OsGRF1 (Luo et al., 2005). Целенаправленное подавление OsGRF1 посредством РНК-интерференции привело к появлению маленьких листьев и задержке цветения, что указывает на то, что OsGRF участвует не только в регуляции роста и развития органов в вегетативной и репродуктивной фазах, но также может участвовать в регуляции времени цветения. в рисе (Луо и др., 2005).

Стоит отметить, что некоторые из выявленных к настоящему времени ТФ, которые, по-видимому, регулируют транскрипцию GRF в Arabidopsis , участвуют в идентичности цветочной меристемы и формировании цветочного паттерна (Pajoro et al., 2014; Schiessl et al., 2014 ; Winter et al. , 2011; Янт и др., 2010). Удивительно, но фенотипы формирования цветочного рисунка не наблюдались ни у одного из одиночных или множественных мутантов GRF , проанализированных до сих пор у этого растения (Liang et al., 2014; Kim et al., 2003). В любом случае, две линии доказательств подтверждают роль GRF в развитии двудольных цветов.

Во-первых, Arabidopsis gif1 gif2 gif3 тройной мутант имеет дефекты в развитии цветков, в том числе уменьшенное количество органов в каждом обороте, небольшие чашелистики и лепестки, неслитые или отсутствующие плодолистики, короткие кожные покровы семяпочек, дефектные гаметогенез и органы с мозаичной идентичностью, среди прочего (Lee et al., 2009, 2014; Liang et al., 2014).Во-вторых, сверхэкспрессия miR396 вызвала аналогичные фенотипы у Arabidopsis (Pajoro et al., 2014; Liang et al., 2014; рис. 17.3E) и табака (Yang et al., 2009), которые полностью дополнялись сверхэкспрессией нечувствительный к miR396 GRF (Liang et al., 2014).

Интересно, что некоторые из фенотипов, наблюдаемых у однодольных и двудольных растений, которые имели дефекты комплексов GRF-GIF, такие как открытая шелуха у риса или маленькие лепестки и короткие покровы у Arabidopsis , были интерпретированы как результат дефекта в пролиферация клеток на уже установленных зачатках органов.Вместо этого др. Фенотипы, такие как мозаичные органы и количество дефектных органов в каждом обороте, подчеркивают роль сети miR396- GRF GIF в формировании паттерна и спецификации цветочных органов.

Конечным продуктом репродуктивного развития являются семена, и их размер является основным фактором, определяющим урожайность сельскохозяйственных культур. Анализ экспрессии генов в различных линиях рапса ( Brassica napus ) выявил положительную корреляцию между содержанием масла и экспрессией BnGRF2 (Liu et al., 2012). Гетерологичная сверхэкспрессия BnGRF2 в Arabidopsis от промотора, специфичного для семян, увеличивала размер семян и содержание масла приблизительно. 30% из-за большего количества клеток в эмбрионе, не влияя на его структуру или размер клеток (Liu et al., 2012).

Строение цветков и колосьев пшеницы. (A) Колоски пшеницы. (B) цветочек ….

Контекст 1

… цветы состоят из колосков, которые состоят из прицветников, чешуек и цветков (рис.2А-С). Lemma и palea охватывают мужские и женские репродуктивные органы. Во время цветения быстрое набухание небольшого органа, расположенного у основания цветочка, называемого лодикулом (рис. 2D), раскрывает цветочек и открывает пыльники и пестик для опыления, состояние, называемое хазмогамией. Цветки пшеницы в основном клейстогамны, а пыльца …

Контекст 2

… цветки состоят из колосков, которые состоят из прицветников, чешуек и цветков (рис. 2A-C). ).Lemma и palea охватывают мужские и женские репродуктивные органы. Во время цветения быстрое набухание небольшого органа, расположенного у основания цветочка, называемого лодикулом (рис. 2D), раскрывает цветочек и открывает пыльники и пестик для опыления, состояние, называемое хазмогамией. Цветки пшеницы в основном клейстогамны, и пыльца опадает до или сразу после того, как цветы начинают распускаться. Жесткие чешуйки, чешуйки и бледные чешуи часто встречаются у сортов мягкой пшеницы и связаны с признаками, препятствующими цветению…

Контекст 3

… удлинение волокна (Heslop-Harrison and HeslopHarrison, 1996). В идеале как мужские, так и женские родительские растения для производства гибридных семян должны обладать открытыми цветущими колосками и следующими желательными чертами для достижения перекрестного опыления. Большие лодикулы, мягкая лемма и палеа в хорошо расставленных шипах вдоль длинных шипов (Murai et al., 2002) (рис. 2G, см. Два шипа, похожие на лаксатум справа) также позволят каждому цветку широко раскрыться. .Растение мужского идеотипа будет высоким с длинными вытянутыми пыльниками, производящими большое количество долгоживущей пыльцы, способной разлетаться на несколько метров. Для сравнения, женский идеотип был бы более коротким растением с множеством пустотных соцветий до …

Контекст 4

… происходящих от селекционных популяций. Для некоторых из этих признаков генетический контроль кажется простым, подразумевая, что один или несколько генов ответственны за фенотип. Разнообразие соцветий травы является результатом различий в идентичности и детерминированности цветочных меристем, образующихся на протяжении всего развития соцветий (рис.2F, G). Доступен ряд синтетических пшениц, для которых сообщалось об изменении морфологии цветков (например, Chhabra and Sethi, 1991; Murai et al., 2002; Yang, 2010). Мутанты и связанные с ними геномные и генетические ресурсы ячменя, широко рассматриваемого как модель для пшеницы, предоставили новые мощные инструменты для выделения и …

Контекст 5

… и характеристики генов, контролирующих процессы развития формирования цветков (Друка и др., 2011) (табл. 1).Некоторые близкие родственники пшеницы, такие как рожь (Secale cereale L.), являются обязательными ауткроссерами и обладают цветочной архитектурой, которая способствует перекрестному опылению. Рожь содержит большие пыльники, полностью выдавленные из цветков (рис. 2E, G), и систему самонесовместимости для предотвращения …

Определение структуры колосов и колосков пшеницы и характеристик зерна с помощью рентгеновской компьютерной томографии визуализация | Методы растений

Полевой эксперимент и отбор образцов колосьев пшеницы

Полевой эксперимент проводился на экспериментальной ферме Ротамстед, Харпенден, Великобритания.Двадцать линий пшеницы в Великобритании, в основном современные элитные, были выращены с использованием стандартных методов ведения сельского хозяйства. Все обработки имели трехкратную репликацию, при этом каждая обработка выращивалась в каждом из трех рандомизированных блоков в соответствии с дизайном разделенного участка. Размер каждого участка был 9 на 1,8 м, с площадью 2 м в конце каждого участка, зарезервированной для сезонного отбора проб. Пшеница была посеяна 9 октября 2018 г. и собрана 1 и 2 сентября 2019 г. Колосья были собраны на стадии созревания 8 августа 2019 г. Для этого исследования были выбраны две контрастные линии, т.е.е. Марис Виджен и Сискин. Maris Widgeon, выпущенный в 1964 году, теперь считается устаревшим, тогда как Siskin, представленный в 2016 году, является коммерческим сортом в Великобритании. Десять шипов были собраны из области отбора проб каждой повторной делянки и вырезались чуть ниже шипа.

Рентгеновское компьютерное сканирование и реконструкция изображений

Колосья пшеницы сканировали с использованием рентгеновского компьютерного томографа v | tome | x M 240 кВ (GE Sensing and Inspection Technologies, Вунсторф, Германия) в лаборатории Хаунсфилда, университет Ноттингема.Из собранных образцов на каждом участке случайным образом были выбраны три пика, и всего было сканировано 18 пиков. Девять колосьев пшеницы отдельно помещали в цилиндрические отверстия, сделанные внутри держателя из пеноматериала (диаметр 10 см, высота 10 см) с вертикальной ориентацией (рис. 6а). Держатель был закреплен на предметном столике сканера, и девять колосьев пшеницы сканировались одновременно. Напряжение и ток были установлены на 85 кВ и 120 мкА соответственно. Во всех сканированиях использовалось пространственное разрешение 77 мкм.Во время сканирования предметный столик поворачивался на 360 градусов с шагом вращения 0,6 °, собирая в общей сложности 600 проекционных изображений. Время экспозиции каждого проецируемого изображения составляло 500 мс, а каждое сканирование занимало около 5 минут. Реконструкция была проведена с использованием программного обеспечения phoenix datos | x (GE Sensing and Inspection Technologies, Вунсторф, Германия), в результате был получен трехмерный 16-битный объем с оттенками серого. Каждый срез XY в объеме имел размер 1400 × 2024 вокселей, а длина (Z) объема составляла 1600 вокселей.

Рис. 6

Пример конвейера компьютерной томографии и обработки изображений колосьев пшеницы. a держатель образца с 9 колосьями пшеницы, b поперечный разрез реконструированного объема CT, c продольный разрез отделенного колоса пшеницы, d переориентированный колос пшеницы, e сегментация зерен, f 3D-визуализация зерен, г визуализация колосков пшеницы с зернами в том же колоске, показывающими тот же цвет

Анализ изображения и извлечение признаков

Файлы трехмерных объемов были импортированы в VG Studio 3.1 (Volume Graphics GmbH, Гейдельберг, Германия). Каждый из девяти колосьев пшеницы (рис. 6b) в одном наборе изображений был разделен путем обрезки соответствующих цилиндрических столбцов (рис. 6c). Наклонные колосья пшеницы (рис. 6c) были отрегулированы до вертикальной ориентации (рис. 6d) перед дальнейшей обработкой. Обработанные файлы трехмерных объемов пиков были экспортированы в виде 16-битных срезов в градациях серого (формат tiff).

Зерна пшеницы были сегментированы от фона (рис. 6д) с использованием метода Оцу [8].Трехмерный медианный фильтр (размер = 3) использовался для удаления шумов после сегментации. Сегментация и фильтрация проводились с использованием программного обеспечения ImageJ. Некоторые зерна пшеницы были соединены и разделены методом трехмерного водораздела на платформе Matlab (R2018a). Подробное описание и исходные коды метода трехмерного водораздела можно найти в Hughes et al. [3]. Зерна колоса пшеницы визуализировали в 3D (рис. 6f) с помощью плагина 3D Viewer в программе ImageJ.

Программа была разработана с использованием Matlab для количественной оценки признаков колосков.Колоски пшеницы были идентифицированы путем группирования близлежащих зерен на основе их евклидова расстояния и относительного положения, и подробные процедуры представлены на рис. 7. Колоски пшеницы были визуализированы с помощью 3D Viewer и плагина 3D Roi Manager [9], причем зерна принадлежали к тот же колосок показан таким же цветом (рис. 6ж). Код Matlab для идентификации колосков и макрос ImageJ для визуализации колосков предоставлены в качестве дополнительных материалов (дополнительный файл 1: S1, 2).

Фиг.7

Схема рабочего процесса для определения колосков пшеницы на колосьях с использованием бинаризованных изображений компьютерной томографии. D1 и D2 — параметры, определяемые пользователем.

Число, объем и координаты центроида зерен были определены с использованием функции «regionprops» в панели инструментов обработки изображений MATLAB. Высота иглы определялась как расстояние между верхним и нижним зернами, как показано на рис. 6g. Количество колосков на колосе, а также количество и объем зерен на колосок определяли с помощью скрипта Matlab.Также было определено вертикальное распределение колосков, при этом последовательность колосков была помечена снизу вверх от колоса (рис. 2). Плотность колосков определяли как количество колосков на см длины колоса [6].

Валидация метода на основе компьютерной томографии

Количество зерен на колосе, количество колосков на колосок и количество зерен на колосок было подсчитано вручную и сравнено с данными, полученными при анализе КТ-изображений. Был измерен вес зерен каждого шипа и определена их корреляция с объемом зерен на основе изображения.

Статистический анализ

Статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения RStudio (R версия 3.3.3). Нормальность остатков и однородность дисперсий данных проверялась с помощью теста Шапиро – Уилка и критерия Левена соответственно. Однофакторный дисперсионный анализ ANOVA был проведен для сравнения средних значений признаков колосков между двумя сортами пшеницы. Корреляционный анализ проводился с использованием коэффициентов корреляции Пирсона. Данные в разделе результатов были представлены как среднее ± стандартное отклонение.

Генетическая модификация расположения колосков пшеницы увеличивает количество зерен без значительного влияния на массу зерна

  • Alaux M, Rogers J, Letellier T, Flores R, Alfama F, Pommier C, Mohellibi N, Durand S, Kimmel E, Michotey C, Guerche C, Loaec M, Lainé M, Steinbach D, Choulet F, Rimbert H, Leroy P, Guilhot N, Salse J, Feuillet C, Paux E, Eversole K, Adam-Blondon AF, Quesneville H, Consortium IWGS (2018) Linking эталонная последовательность генома мягкой пшеницы Международного консорциума по секвенированию генома пшеницы в соответствии с генетическими и феномическими данными пшеницы.Genome Biol 19: 111

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Alonso MP, Mirabella NE, Panelo JS, Cendoya MG, Pontaroli AC (2018) Селекция по высокому индексу плодовитости колоса увеличивает генетический прогресс в урожайности зерна и стабильности мягкой пшеницы. Euphytica 214: 112

    Статья CAS Google ученый

  • Alvaro F, Isidro J, Villegas D, del Moral LFG, Royo C (2008) Старые и современные сорта твердой пшеницы из Италии и Испании различаются по основным компонентам колоса.Полевые культуры Res 106: 86–93

    Article Google ученый

  • Aoki N, Whitfeld P, Hoeren F, Scofield G, Newell K, Patrick J, Offler C, Clarke B, Rahman S, Furbank RT (2002) Три гена транспортера сахарозы экспрессируются в развивающемся зерне гексаплоидной пшеницы. Растение Мол Биол 50: 453–462

    Артикул CAS PubMed Google ученый

  • Asseng S, Ewert F, Martre P, Rotter RP, Lobell DB, Cammarano D, Kimball BA, Ottman MJ, Wall GW, White JW, Reynolds MP, Alderman PD, Prasad PVV, Aggarwal PK, Anothai J, Basso B, Бирнат С., Чаллинор А.Дж., Де Санктис Дж., Долтра Дж., Феререс Е., Гарсия-Вайл М., Гайлер С., Хугенбум Дж., Хант Л.А., Изаурральде Р.С., Джаблун М., Джонс С.Д., Керсебаум К.С., Келер А.К., Мюллер К., Кумар С.Н., Нендель К., О’Лири Дж., Олесен Дж. Э., Палосуо Т., Призак Е., Резаи Е. Е., Руан А.С., Семенов М.А., Щербак I, Стокл С., Стратонович П., Стрек Т, Супит I, Тао Ф, Торберн П.Дж., Ваха К., Ван Э., Уоллах Д., Вольф И., Чжао З., Чжу Й. (2015) Повышение температуры снижает мировое производство пшеницы.Nat Clim Change 5: 143–147

    Статья Google ученый

  • Austin RB, Bingham J, Blackwell RD, Evans LT, Ford MA, Morgan CL, Taylor M (1980) Генетические улучшения урожайности озимой пшеницы с 1900 года и связанные с ними физиологические изменения. J Agric Sci 94: 675–689

    Статья Google ученый

  • Beales J, Turner A, GriYths S, Snape JW, Laurie DA (2007) Регулятор псевдоответа неправильно экспрессируется в нечувствительном к фотопериоду мутанте Ppd-D1a пшеницы ( Triticum aestivum L.). Theor Appl Genet 115: 721–733

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Blade SF, Baker RJ (1991) Реакция веса ядра на изменения поглотителя источника в яровой пшенице. Crop Sci 31: 1117–1120

    Статья Google ученый

  • Boden SA, Cavanagh C, Cullis BR, Ramm K, Greenwood J, Finnegan EJ, Trevaskis B, Swain SM (2015) Ppd-1 — ключевой регулятор архитектуры соцветий и развития парных колосков у пшеницы.Nat Plants 1: 1–16

    Статья CAS Google ученый

  • Bonnet OT (1967) Соцветия кукурузы, пшеницы, ржи, ячменя и овса: их зарождение и развитие, том 721. Университет Иллинойса, Бюллетень экспериментальной станции Колледжа сельского хозяйства, Шампейн

    Google ученый

  • Borras L, Slafer GA, Otegui ME (2004) Реакция сухой массы семян на манипуляции с источником – поглотителем пшеницы, кукурузы и сои: количественная переоценка.Полевые культуры Res 86: 131–146

    Статья Google ученый

  • Borrás L, Slafer GA, Otegui MaE (2004) Реакция сухой массы семян на манипуляции с источниками и поглотителями пшеницы, кукурузы и сои: количественная переоценка. Полевые культуры Res 86: 131–146

    Статья Google ученый

  • Chapman JA, Mascher M, Buluc A, Barry K, Georganas E, Session A, Strnadova V, Jenkins J, Sehgal S, Oliker L, Schmutz J, Yelick KA, Scholz U, Waugh R, Poland JA, Muehlbauer GJ, Stein N, Rokhsar DS (2015) Полностью геномный подход для сборки и закрепления гексаплоидного генома мягкой пшеницы.Genome Biol 16:26

    Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • Кокрам Дж., Джонс Х., Ли Ф. Дж., О’Салливан Д., Пауэлл В., Лори Д. А., Гренландия А. Дж. (2007) Контроль времени цветения у зерновых культур умеренного пояса: гены, одомашнивание и устойчивая продуктивность. J Exp Bot 58: 1231–1244

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Craufurd PQ, Wheeler TR (2009) Изменение климата и время цветения однолетних культур.J Exp Bot 60: 2529–2539

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Cruz-Aguado JA, Reyes F, Rodes R, Perez I., Dorado M (1999) Влияние отношения источника к поглотителю на разделение сухого вещества и 14 C-фотоассимилятов в пшенице во время налива зерна. Ann Bot 83: 655–665

    Статья Google ученый

  • Debernardi JM, Lin H, Chuck G, Faris JD, Dubcovsky J (2017) microRNA172 играет решающую роль в морфогенезе колосьев пшеницы и обмолоченности зерна.Разработка 144: 1966–1975

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Dixon LE, Greenwood JR, Bencivenga S, Zhang P, Cockram J, Mellers G, Ramm K, Cavanagh C, Swain SM, Boden SA (2018) TEOSINTE BRANCHED1 регулирует архитектуру и развитие соцветий у мягкой пшеницы ( Triticum aestivum ). Растительная клетка 30: 563–581

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Добровольская O, Pont C, Sibout R, Martinek P, Badaeva E, Murat F, Chosson A, Watanabe N, Prat E, Gautier N, Gautier V, Poncet C, Orlov YL, Rednikov AA, Berges H, Salina E, Laikova L, Salse J (2015) FRIZZY PANICLE запускает лишние колоски в мягкой пшенице.Physiol растений 167: 189–199

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Ellwood ER, Temple SA, Primack RB, Bradley NL, Davis CC (2013) Рекордно раннее цветение в восточной части США. PLoS ONE 8: e53788

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Фаричелли М.Е., Валарик М., Дубковский Дж. (2010) Контроль времени цветения и развития колосьев у зерновых: раннеспелость per se Eps-1 область пшеницы, риса и Brachypodium .Funct Integr Genom 10: 293–306

    Статья CAS Google ученый

  • Ферранте А., Савин Р., Слафер Г.А. (2012) Различия в физиологии урожайности между современными, хорошо адаптированными сортами твердой пшеницы, выращиваемыми в контрастных условиях. Полевые культуры Res 136: 52–64

    Article Google ученый

  • Ферранте А., Картель Дж., Савин Р., Слафер Г.А. (2017) Определение урожайности, взаимодействие между основными компонентами и стабильность урожайности традиционной и современной пшеницы в широком диапазоне сред.Полевые культуры Res 203: 114–127

    Статья Google ученый

  • Фишер Р.А. (1985) Количество зерен в посевах пшеницы и влияние солнечного излучения и температуры. J Agric Sci 105: 447–461

    Статья Google ученый

  • Фишер Р.А. (2007) Понимание физиологических основ потенциальной урожайности пшеницы. J Agric Sci 145: 99–113

    Статья Google ученый

  • Flintham J, Börner A, Worland A, Gale M (1997) Оптимизация урожайности зерна пшеницы: эффекты карликовых генов Rht (нечувствительные к гиббереллину).J Agric Sci 128: 11–25

    Статья Google ученый

  • Фоулкс М.Дж., Слафер Г.А., Дэвис В.Дж., Берри П.М., Сильвестр-Брэдли Р., Мартр П., Кальдерини Д.Ф., Гриффитс С., Рейнольдс М.П. (2011) Повышение потенциала урожайности пшеницы. III. Оптимизация разделения зерна при сохранении устойчивости к полеганию. J Exp Bot 62: 469–486

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Friend DJC (1965) Длина колоса и количество колосков пшеницы, выращенной при разных температурах и яркости света.Can J Bot 43: 345–353

    Статья Google ученый

  • Гамбин Б.Л., Боррас Л. (2010) Распределение ресурсов и компромисс между количеством семян и массой семян: сравнение по видам сельскохозяйственных культур. Ann Appl Biol 156: 91–102

    Статья Google ученый

  • Gawroński P, Ariyadasa R, Himmelbach A, Poursarebani N, Kilian B, Stein N, Steuernagel B, Hensel G, Kumlehn J, Sehgal SK (2014) Искаженные циркадные часы вызывают раннее цветение и температурные колебания колоса. развитие мутанта Eps-3Am пшеницы еинкорня.Genetics 196: 1253–1261

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Gonzalez FG, Miralles DJ, Slafer GA (2011) Выживаемость цветков пшеницы в зависимости от роста колоса перед цветением. J Exp Bot 62: 4889–4901

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Гринвуд JR, Finnegan EJ, Watanabe N, Trevaskis B, Swain SM (2017) Новые аллели гена одомашнивания пшеницы Q обнаруживают множественные роли в росте и репродуктивном развитии.Разработка 144: 1959–1965

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Griffiths S, Wingen L, Pietragalla J, Garcia G, Hasan A, Miralles D, Calderini DF, Ankleshwaria JB, Waite ML, Simmonds J, Snape J, Reynolds M (2015) Генетическое вскрытие размера зерен и количества зерен компромиссы в зародышевой плазме пшеницы CIMMYT. PLoS One 10: e0118847

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Guo Z, Schnurbusch T (2015) Изменения плодородия цветков у гексаплоидной пшеницы, выявленные при удалении побегов.J Exp Bot 66: 5945–5958

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Guo Z, Slafer GA, Schnurbusch T (2016) Генотипические вариации в признаках плодовитости колоса и размере завязи как детерминантах выживаемости цветков и зерна у пшеницы. J Exp Bot 67: 4221–4230

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Guo Z, Chen D, Alqudah AM, Röder MS, Ganal MW, Schnurbusch T (2017) Полногеномный анализ ассоциации 54 признаков выявил множественные локусы для определения плодовитости цветков пшеницы.New Phytol 214: 257–270

    Артикул CAS PubMed Google ученый

  • Guo Z, Chen D, Röder M, Ganal M, Schnurbusch T (2018) Генетическое расчленение продолжительности подфаз перед цветением во время развития репродуктивного колоса пшеницы. Завод J 95: 909–918

    Артикул CAS Google ученый

  • Хукл П., Фаулер Б.Дж. (1992) Сравнение разветвленной колосовидной пшеницы с сортами Neepawa и Hy320 по урожайности зерна и компонентам урожайности.Can J Plant Sci 72: 671–677

    Статья Google ученый

  • Хуш Г.С. (2001) Зеленая революция: путь вперед. Nat Rev Genet 2: 815–822

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Lawlor DW, Paul MJ (2014) Взаимодействие источник / поглотитель лежит в основе урожайности сельскохозяйственных культур: пример использования трегалозы 6-фосфата / SnRK1 в улучшении урожая пшеницы. Фасадный завод Sci 5: 418

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • Льюис С., Фаричелли М.Э., Аппендино М.Л., Валарик М., Дубковски Дж. (2008) Область хромосомы, включая локус ранней ранней стадии как таковой Eps-Am1, влияет на продолжительность ранних фаз развития и количество колосков у диплоидной пшеницы.J Exp Bot 59: 3595–3607

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Li H (2011) Статистическая основа для вызова SNP, обнаружения мутаций, сопоставления ассоциаций и оценки генетических параметров популяции на основе данных секвенирования. Биоинформатика 27: 2987–2993

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Li H (2013) Выравнивающие последовательности считывания, последовательности клонов и контиги сборки с BWA-MEM.arXiv препринт. arXiv: 1303.3997

  • Li H, Handsaker B, Wysoker A, Fennell T, Ruan J, Homer N, Marth G, Abecasis G, Durbin R, Proc GPD (2009) Формат выравнивания / карты последовательностей и SAMtools. Биоинформатика 25: 2078–2079

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Лю Б., Лю Л., Тянь Л., Цао В., Чжу Ю., Ассенг С. (2014) Тепловой стресс после уборки урожая и влияние урожайности озимой пшеницы в Китае.Glob Change Biol 20: 372–381

    Статья Google ученый

  • Martin M (2011) Cutadapt удаляет последовательности адаптеров из операций чтения с высокой пропускной способностью. EMBnet J 17: 10–12

    Статья Google ученый

  • Martinez-Barajas E, Delatte T, Schluepmann H, de Jong GJ, Somsen GW, Nunes C, Primavesi LF, Coello P, Mitchell RA, Paul MJ (2011) Развитие зерна пшеницы характеризуется значительным содержанием трегалозы-6-фосфата. накопление наполнения перед зерном: распределение в тканях и связь с активностью протеинкиназы-1, связанной с SNF1.Plant Physiol 156: 373–381

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Mascher M, Wu SY, St Amand P, Stein N, Poland J (2013) Применение генотипирования путем секвенирования на платформах полупроводникового секвенирования: сравнение генетического и контрольного порядка маркеров в ячмене. PLoS One 8: e76925

    Артикул CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • McMaster GS (1997) Фенология, развитие и рост пшеницы ( Tritimm aestivum L.) стрелять апексом: обзор. В: Sparks DL (ed) Достижения в агрономии. Academic Press Inc, США, стр. 63–118. http://www.apnet.com

    Google ученый

  • McSteen P (2009) Гормональная регуляция ветвления у трав. Plant Physiol 149: 46–55

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Miralles DJ, Slafer GA (2007) Ограничения поглощения урожая пшеницы: как их можно уменьшить? J Agric Sci 145: 139–149

    Статья Google ученый

  • Myers SS, Zanobetti A, Kloog I, Huybers P, Leakey AD, Bloom AJ, Carlisle E, Dietterich LH, Fitzgerald G, Hasegawa T., Holbrook NM, Nelson RL, Ottman MJ, Raboy V, Sakai H. KA, Schwartz J, Seneweera S, Tausz M, Usui Y (2014) Увеличение CO 2 угрожает питанию человека.Nature 510: 139–142

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Pennell A, Halloran GM (1984a) Влияние яровизации и фотопериода на избыточную экспрессию колосков у пшеницы. Ann Bot 53: 821–831

    Статья Google ученый

  • Пеннелл А.Л., Халлоран Г.М. (1984b) Влияние времени посева, фотопериода и температуры на избыточную экспрессию колосков у пшеницы ( Triticum ).Can J Bot Revue Canadienne De Botanique 62: 1687–1692

    Google ученый

  • Персиваль Дж. (1921) Пшеничное растение: монография. Duckworth and Co., Лондон, стр. 241–261

    Книга Google ученый

  • Pinthus MJ, Millet E (1978) Взаимодействие между количеством колосков, количеством зерен и массой зерна в колосьях пшеницы ( Triticum-Aestivum L). Ann Bot 42: 839–848

    Статья Google ученый

  • Польша JA, Brown PJ, Sorrells ME, Jannink JL (2012) Разработка генетических карт высокой плотности для ячменя и пшеницы с использованием нового метода двухферментного генотипирования путем секвенирования.PLoS One 7: e32253

    Артикул CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Poursarebani N, Seidensticker T, Koppolu R, Trautewig C, Gawronski P, Bini F, Govind G, Rutten T, Sakuma S, Tagiri A, Wolde GM, Youssef HM, Battal A, Ciannamea S, Fusca T, Nussbaumer T, Pozzi C, Borner A, Lundqvist U, Komatsuda T, Salvi S, Tuberosa R, Uauy C, Sreenivasulu N, Rossini L, Schnurbusch T (2015) Генетическая основа составной формы колоса у ячменя и «чудо-пшеницы».Genetics 201: 155–165

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Rawson HM (1970) Число колосков, его контроль и связь с урожайностью на колос у пшеницы. Austr J Biol Sci 23: 1–16

    Статья Google ученый

  • Rawson H (1971) Верхний предел количества колосков на колос у пшеницы, контролируемый фотопериодом. Crop Pasture Sci 22: 537–546

    Статья Google ученый

  • Rawson HM, Richards RA (1993) Влияние высокой температуры и фотопериода на развитие цветков в изолиниях пшеницы, различающихся генами яровизации и фотопериода.Полевые культуры Res 32: 181–192

    Статья Google ученый

  • Rawson H, Ruwali K (1972) Колосовое ветвление как средство повышения однородности зерна пшеницы. Aust J Agric Res 23: 551–559

    Статья Google ученый

  • Рейнольдс М., Кальдерини Д., Кондон А., Варгас М. (2007) Ассоциация признаков источника / поглотителя с урожайностью, биомассой и эффективностью использования излучения среди случайных сестринских линий от трех кроссов пшеницы в среде с высокой урожайностью.J Agric Sci 145: 3–16

    Статья Google ученый

  • Reynolds M, Foulkes MJ, Slafer GA, Berry P, Parry MAJ, Snape JW, Angus WJ (2009) Повышение потенциала урожайности пшеницы. J Exp Bot 60: 1899–1918

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Ричардс Р. (1996) Повышение потенциальной урожайности пшеницы: управление источниками и поглотителями. В: Рейнольдс М.П., ​​Раджарам С., Макнаб А. (ред.) Повышение урожайности пшеницы: преодоление барьеров.Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы, Сонора, стр. 134–149

    Google ученый

  • Röder MS, Korzun V, Wendehake K, Plaschke J, Tixier MH, Leroy P, Ganal MW (1998) Микросателлитная карта пшеницы. Генетика 149: 2007–2023

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • Ройо С., Альваро Ф., Мартос В., Рамдани А., Исидро Дж., Вильегас Д., дель Мораль LFG (2007) Генетические изменения в компонентах урожая твердой пшеницы и связанных с ними чертах у итальянских и испанских сортов в ХХ веке.Euphytica 155: 259–270

    Статья Google ученый

  • Санчес-Гарсия М., Ройо С., Апарисио Н., Мартин-Санчес Дж. А., Альваро Ф. (2013) Генетическое улучшение урожайности мягкой пшеницы и связанных с ней характеристик в Испании в 20 веке. J Agric Sci 151: 105–118

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Satoh-Nagasawa N, Nagasawa N, Malcomber S, Sakai H, Jackson D (2006) Фермент метаболизма трегалозы контролирует структуру соцветий кукурузы.Nature 441: 227–230

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Серраго Р.А., Альзуэта И., Савин Р., Слафер Г.А. (2013) Понимание реакции урожайности зерна на соотношение источник-поглотитель во время заполнения зерна пшеницей и ячменем в контрастных средах. Полевые культуры Res 150: 42–51

    Article Google ученый

  • Шарман Б (1944) Ветвистые колосья у пшеницы и гибридов пшеницы.Nature 153: 497–498

    Статья Google ученый

  • Шоу Л.М., Тернер А.С., Херри Л., Гриффитс С., Лори Д.А. (2013) Мутантные аллели фотопериода-1 у пшеницы ( Triticum aestivum L.), которые придают фенотип позднего цветения в течение долгих дней. PLoS One 8: e79459

    Артикул CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Slafer GA, Miralles DJ (1993) Эффективность плодоношения трех сортов мягкой пшеницы ( Tritkum aestivum ), выпущенных в разные эпохи.Количество зерен в колосе и масса зерен. J Agron Crop Sci 170: 251–260

    Статья Google ученый

  • Слафер Г.А., Савин Р. (1994) Взаимосвязь между источником и стоком и масса зерна в различных местах в пределах колоса пшеницы. Полевые культуры Res 37: 39–49

    Article Google ученый

  • Slafer GA, Elia M, Savin R, García GA, Terrile II, Ferrante A, Miralles DJ, González FG (2015) Эффективность плодоношения: альтернативный признак для дальнейшего повышения урожайности пшеницы.Food Energy Secur 4: 92–109

    Статья Google ученый

  • Соссо Д., Луо Д., Ли QB, Сассе Дж., Ян Дж., Гендрот Дж., Сузуки М., Кох К. Э., Маккарти Д. Р., Чоури П. С., Роговский П. М., Росс-Ибарра Дж., Ян Б., Фроммер В. Б. (2015) Заполнение семян домашней кукурузы и риса зависит от транспорта гексозы, опосредованного SWEET. Nat Genet 47: 1489

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Международный консорциум по секвенированию генома пшеницы (IWGSC) (2014) Проект последовательности генома гексаплоидной мягкой пшеницы ( Triticum aestivum ) на основе хромосом.Science 345: 1251788

    Статья CAS Google ученый

  • Thomas SG (2017) Novel Rht-1 карликовые гены: инструменты для селекции пшеницы и анализа функции белков DELLA. J Exp Bot 68: 354–358

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • USDA (1916) Аляска и стоунер, или «чудо», пшеница: две разновидности сильно искажены.Бюллетень № 357, Министерство сельского хозяйства США, Вашингтон, округ Колумбия

  • White AC, Rogers A, Rees M, Osborne CP (2016) Как мы можем заставить растения расти быстрее? Взгляд источника-поглотителя на темпы роста. J Exp Bot 67: 31–45

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Уорланд А., Бёрнер А., Корзун В., Ли В., Петрович С., Сэйерс Э. (1998) Влияние фотопериодных генов на адаптивность европейской озимой пшеницы.Euphytica 100: 385–394

    Статья CAS Google ученый

  • Ян Л., Лукоянов А., Транкуилли Г., Хельгера М., Фахима Т., Дубковский Дж. (2003) Позиционное клонирование гена яровизации пшеницы VRN1. Proc Natl Acad Sci 100: 6263–6268

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Yan L, Loukoianov A, Blechl A, Tranquilli G, Ramakrishna W, SanMiguel P, Bennetzen JL, Echenique V, Dubcovsky J (2004) Ген пшеницы VRN2 — репрессор цветения, подавляемый яровизацией.Science 303: 1640–1644

    Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Yan L, Fu D, Li C, Blechl A, Tranquilli G, Bonafede M, Sanchez A, Valarik M, Yasuda S, Dubcovsky J (2006) Ген яровизации пшеницы и ячменя VRN3 является ортологом FT. Proc Natl Acad Sci 103: 19581–19586

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Youssef HM, Eggert K, Koppolu R, Alqudah AM, Poursarebani N, Fazeli A, Sakuma S, Tagiri A, Rutten T., Govind G, Lundqvist U, Graner A, Komatsuda T, Sreenivasusch T, Schnurbasulu T (2017 ) VRS2 регулирует опосредованное гормонами формирование рисунка соцветий ячменя.Nat Genet 49: 157–161

    Статья CAS Google ученый

  • Youssefian S, Kirby EJM, Gale MD (1992a) Плейотропные эффекты GA-нечувствительных генов карликовости Rht у пшеницы. 1. Воздействие на развитие колоса, стебля и листьев. Полевые культуры Res 28: 179–190

    Статья Google ученый

  • Youssefian S, Kirby EJM, Gale MD (1992b) Плейотропные эффекты GA-нечувствительных генов карликовости Rht у пшеницы.2. Воздействие на рост листьев, стеблей, початков и цветков. Полевые культуры Res 28: 191–210

    Статья Google ученый

  • Yu SM, Lo SF, Ho TH (2015) Связь между источником и стоком: регулируется перекрестной передачей сигналов гормонов, питательных веществ и стресса. Trends Plant Sci 20: 844–857

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • Чжан Х., Тернер NC, Пул М.Л. (2010) Баланс «источник-поглотитель» и управление отношениями «поглотитель-источник» пшеницы указывают на то, что потенциал урожайности пшеницы ограничен поглотителем в зонах с большим количеством осадков.Crop Pasture Sci 61: 852–861

    Статья Google ученый

  • Zikhali M, Wingen LU, Griffiths S (2016) Определение границ гена раннего цветения как такового D1 ( Eps-D1 ) до субтеломерной хромосомной делеции в мягкой пшенице ( Triticum aestivum ). J Exp Bot 67: 287–299

    Статья CAS PubMed Google ученый

  • CSIRO ИЗДАТЕЛЬСТВО | Функциональная биология растений

    Т.П. О’Брайен, М. Э. Саммут, Дж. У. Ли и М. Дж. Смарт


    Австралийский журнал физиологии растений 12 (5) 487 — 511
    Опубликовано: 1985

    Абстрактные

    Область прикрепления колоса среднего колоса разрезали серийно. Эти разделы использовались для построить точную трехмерную модель сосудистой системы, снабжающей органы цветков a и b, а рахилла цветков c и d.Все органы связаны между собой сосудистыми связями. ткани, но некоторые части системы — только флоэмы. В частности, подача на паз пучка околоплодника, который широко считается наиболее важным путем к зерну, проходит через кольцо из флоэма, с которой lemma, palea и lodicules связаны только с флоэмой. Сосудистая система достаточно отличается от паттерна, встречающегося в вегетативных узлах, чтобы требовать лечения sui generis. Взаимоотношения между разными типами клеток нуждаются в более тщательном гистологическом исследовании, особенно в сложных композитные жгуты.Этот анализ показывает, что форма пучка в поперечном сечении и расположение ксилемы и флоэмы резко различаются на очень коротких расстояниях (100 мкм). клетки переноса флоэмы согласны с предположением, что значительное перемещение растворенных веществ имеет место в регионах там, где встречаются сосуды, снабжающие разные органы. Область шейки яичника, охватывающая зона слияния запасов леммы, палеи и околоплодника становится зоной, требующей детального изучения, как в положении колосков внутри сорта с известными, но разными характеристиками зерна, так и в качестве региона для анализа для сравнения сортов.

    https://doi.org/10.1071/PP9850487

    © CSIRO 1985

    Деформированные колоски пшеницы — беда

    Тесс Стрэнд — региональный агроном по продажам в Каноре, Саск. фото: Поставляется

    Дэн управляет зерновой фермой площадью 5 000 акров к югу от Каноры, Саск. Прошлым летом он позвонил мне в середине июля, чтобы узнать, обнаруживают ли другие производители в этом районе белые колосья на своих посевах твердой красной яровой пшеницы.

    Он сказал, что на некоторых участках его полей вскоре после колошения некоторые растения пшеницы приобрели беловатый оттенок. Он сказал мне, что обесцвечивание появлялось в виде пятен и усиливалось по краям поля и в низинах.

    В тот день я поехал на ферму Дэна, чтобы осмотреть его пшеничные поля. Когда я приехал туда, я обнаружил, что в основном пострадали кончики пшеничных колосьев. Самые верхние колоски были сморщенными и обесцвеченными, а ости также были белыми и загнутыми.

    Эти поля были засеяны ячменной стерней, сказал мне Дэн, тогда как пшеничные поля, засеянные после рапса, не проявляли симптомов.

    В этот момент я подозревал, что белые головы были результатом болезни, связанной с ротацией Дэна. Поскольку зерновые сажали два года подряд, и поскольку в этот вегетационный период местность получала много влаги, я обследовал кроны и корни растений на наличие признаков заболевания корней. Однако корни были здоровыми, а поражались только кончики голов.

    Затем я осмотрел колосья пшеницы на предмет признаков фузариоза, вызываемого несколькими видами грибкового патогена Fusarium, так как это заболевание может вызывать обесцвечивание колосков и снижение степени наполнения семян.

    Поскольку самые верхние колоски растений были постоянно поражены, и из-за отсутствия оранжевых скоплений спор, обычно встречающихся у основания цветков растений, инфицированных FHB, я исключил FHB как причину побеления кочанов.

    «Может, это стеблевая личинка пшеницы?» — спросил Дэн.Это правда, эти насекомые, сверлящие стебли, могут вызывать побеление колосьев у пшеницы, но обычно белеет вся голова, а не только макушка, как мы видели на полях Дэна.

    Однако, проверяя стебли растений на наличие личинок стеблей пшеницы, я развернул верхний стебель и обнаружил несколько маленьких черных пятнышек.

    Проверяя стебли растений на наличие личинок личинок стеблей пшеницы, я развернул верхний стебель и обнаружил несколько маленьких черных пятнышек. фото: Поставляется

    «Вот ваш ответ», — сказал я.«Они редко встречаются в пшенице, но мы наблюдаем необычно высокие их количества на ячменных полях в этой области».

    Решение Crop Advisor: отслеживайте свои зерновые поля на предмет трипсов ячменя

    Когда я исследовал стебли растений на предмет личинок стеблевых личинок пшеницы, я обнаружил истинную причину обесцвеченных голов. Раскручивая верхний стебель, я обнаружил несколько маленьких черных пятнышек — ячменных трипсов!

    Этих насекомых редко можно встретить в посевах пшеницы, но на ячменных полях в этой области было необычно много трипсов.

    Взрослые особи трипса тонкие, темного цвета и менее двух миллиметров в длину, поэтому невооруженным глазом они выглядят как коричневые или черные точки. Незрелые личинки имеют белый или бледно-зеленый или желтый цвет. Личинки питаются верхним стеблем, прокалывая клетки и высасывая их содержимое, вызывая искажение флаговых листьев и сморщенные зерна наверху и / или внизу головки пшеницы. Таким образом, кормление трипом как личинками, так и взрослыми особями приводило к обесцвечиванию и деформации колосьев пшеницы.

    Поскольку взрослые самки зимуют на траве-хозяевах, повреждение трипса может быть сильнее по краям поля, как мы наблюдали на полях Дэна.

    Важно контролировать зерновые поля на стадии флаговых листьев на предмет заражения трипом, особенно поля зерновых и ячменя, засеянные в стерню ячменя. Когда лист флага виден, следует начинать отбор проб и продолжать до завершения определения курса.

    После прохождения курса, когда симптомы заметны, повреждение уже нанесено и требовать контроля уже слишком поздно. В Западной Канаде не очень часто эти вредители достигают уровней, требующих борьбы, однако это то, на что следует обратить внимание в ячмене после сезона с более высокой численностью.Для посевов ячменя экономический порог для каждого стебля можно рассчитать по формуле:

    .

    (стоимость контроля ÷ ожидаемая стоимость за бушель) ÷ 0,4. Однако для пшеницы не существует установленного экономического порога.

    Во время сбора урожая урожайность Дэна была немного затронута, но поскольку для пшеницы не существует экономического порога, трудно определить, окупилось ли опрыскивание.

    Тесс Стрэнд — региональный агроном по продажам в Каноре, Саск.

    Пшеница VRN1, FUL2 и FUL3 играют критические и избыточные роли в развитии колосков и детерминации колосков | Развитие

    Семейство злаковых (Poaceae) насчитывает около 10 000 видов, включая важные продовольственные культуры, такие как рис, кукуруза, сорго, ячмень и пшеница (Kellogg, 2001).Цветки этих видов организованы в уникальную диагностическую структуру, называемую колоском (буквально «маленький колос»), который представляет собой компактное соцветие, развивающееся внутри более крупного соцветия (Malcomber et al., 2006). Колосок обычно имеет два стерильных прицветника (называемых чешуей), охватывающих один или несколько цветков. Каждый цветочек включает в себя плодолистик, три или шесть тычинок и две модифицированные чешуи (называемые lodicules), за которыми находятся два прицветника, похожие на палею и лемму (Preston et al., 2009).

    Соцветия травы были описаны как прогрессивное приобретение различных меристемных характеристик, которое начинается с перехода вегетативной апикальной меристемы побега (SAM) в меристему соцветия (IM). IM генерирует меристемы боковых первичных ветвей (PBM) и вторичные меристемы ветвей (SBM), которые заканчиваются меристемами колосков (SM), которые генерируют чешуйки и боковые цветочные меристемы (FM) (McSteen et al., 2000). Эта модель была полезным феноменологическим описанием, но она слишком жесткая для объяснения некоторых мутантов ветвления травы, поэтому появляется более гибкая модель, в которой судьба меристемы регулируется генами, экспрессируемыми в дискретных сигнальных центрах, расположенных рядом с меристемами (Whipple, 2017). .

    У пшеницы укорочение ветвей соцветия приводит к образованию колосков, прикрепленных непосредственно к центральной оси или рахису, и образованию производного соцветия, колоса, в котором колоски расположены попеременно в противоположных вертикальных рядах (двоякий рисунок) (Kellogg et al., 2013). На начальной стадии IM формирует структуру с двойным гребнем, в которой нижние гребни листа подавлены, а верхние гребни приобретают идентичность SM и образуют колоски. Количество колосков на колос определяется количеством латеральных меристем, сформированных до перехода IM в SM, чтобы сформировать терминальный колоск. У пшеницы рост колоса определен, но рост каждого колоска неопределенен, причем каждый SM инициирует различное количество FM (Ciaffi et al., 2011). Количество колосков на колосе и цветков на колосок определяет максимальное количество зерен на колос и являются важными компонентами потенциала урожайности зерна пшеницы.

    Исследования на Arabidopsis , который имеет более простое соцветие, чем травы (Malcomber et al., 2006), показали, что факторы транскрипции MADS-бокса MIKC-типа APETALA1 (AP1), ЦВЕТНАЯ (CAL) и FRUITFULL (FUL) имеют решающее значение. в определении идентичности цветочной меристемы.У тройного мутанта ap1calful IM не способен давать цветы и повторяет развитие листовых побегов (Ferrándiz et al., 2000). Белки MADS-бокса MIKC-типа имеют высококонсервативный ДНК-связывающий домен MADS, промежуточный (I) домен, кератин-подобный (K) домен и C-концевой домен (C). Эти белки связываются в виде димеров с последовательностями ДНК, называемыми «блоками CArG», и образуют тетрамерные комплексы, которые могут распознавать различные блоки CArG. Мультимерная природа этих комплексов порождает большое количество комбинаторных возможностей с различными целями и функциями (Honma and Goto, 2001; Theissen et al., 2016).

    У риса комбинированные мутации с потерей функции в MADS14 и MADS15 привели к образованию соцветий с листоподобными органами на верхушках первичных ветвей (Wu et al., 2017). Одновременный нокдаун риса MADS14 , MADS15 и MADS18 на фоне мутанта pap2 ( PAP2 также известен как MADS34 ) устраняет образование первичных ветвей и приводит к образованию побегов побегов. с листьями (Kobayashi et al., 2012). Ортологами пшеницы для риса MADS14 , MADS15 и MAD18 являются ВЕРНАЛИЗАЦИЯ 1 ( VRN1 ), FUL2 и FUL3 соответственно. Филогенетический анализ белков, кодируемых этими генами (рис. S1), показывает, что Arabidopsis и белки травы имеют независимые истории субфункционализации (Preston and Kellogg, 2006). В линии травы клады VRN1 и FUL2 ближе друг к другу, чем клады FUL3 (Preston, Kellogg, 2006).Мутации, вызывающие большие усечения в белках, кодируемых двумя гомеологами VRN1 в тетраплоидной пшенице, задерживают время колошения, но не меняют морфологию колосков или способность цветов образовывать жизнеспособные зерна (Chen and Dubcovsky, 2012). Поскольку FUL2 и FUL3 являются ближайшими паралогами VRN1 , мы предположили, что они могут иметь повторяющиеся функции идентичности колосков и цветочных меристем.

    В этом исследовании мы объединили мутанты с потерей функции для двух гомеологов VRN1 , FUL2 и FUL3 для получения двойных и тройных нулевых мутантов на том же тетраплоидном фоне.Характеристика этих мутантов показала, что VRN1 , FUL2 и FUL3 имеют перекрывающиеся роли в регуляции времени цветения и удлинения стебля и, что более важно, что они играют критическую и избыточную роль в развитии колосков, подавлении нижнего листа. определенность гребня и шипа. Индивидуальные мутанты vrn1 и ful2 показали значительное увеличение количества колосков и зерен на колосе, что позволяет предположить, что манипуляции с этими генами могут способствовать увеличению потенциала урожайности зерна пшеницы.

    Мы идентифицировали точечные мутации в гомеологах генома A и B генов FUL2 и FUL3 в этилметансульфонатной (EMS) -мутагенизированной популяции тетраплоидного сорта яровой пшеницы Кронос (Красилева и др., 2017; Uauy et al. , 2009). Мы выбрали мутации, которые генерировали преждевременные стоп-кодоны или модифицированные сайты сплайсинга. Предполагается, что белки, кодируемые этими мутантными аллелями, имеют большие делеции или полные усечения доменов K и C (рис.S2; Материалы и методы) и, следовательно, скорее всего, не работают. Мы дважды или трижды скрестили каждый отдельный мутант на нулевом фоне Kronos vrn-2 (Distelfeld et al., 2009b), чтобы уменьшить фоновые мутации. Этот генетический фон был использован для предотвращения чрезвычайно позднего цветения растений, несущих нулевую мутацию vrn1-, в присутствии функционального репрессора цветения VRN2 (Chen and Dubcovsky, 2012). Все мутанты, описанные в этом исследовании, находятся на нулевом фоне Kronos vrn2-, который на всех фигурах обозначен как «Контроль».

    Мы скрестили мутанты гомеологов A и B для каждого гена и выбрали растения, гомозиготные по обеим мутациям. Для простоты мутанты с мутациями потери функции в обоих гомеологах будут называться нулевыми мутантами (например, vrn1- null). ful2- нулевых и ful3- нулевых мутантов скрещивали с vrn1- нулевых (Chen and Dubcovsky, 2012), чтобы получить нулевых мутантов vrn1ful2- и vrn1ful3- нулевых мутантов, которые были скрещены для получения всех восьми. гомозиготные комбинации аллелей VRN1 , FUL2 и FUL3 , включая тройной нулевой мутант vrn1ful2ful3 .Эти восемь генотипов были проанализированы на предмет длины стебля (фиг. 1A) и количества листьев (фиг. 1B) с использованием трехфакторного факторного анализа ANOVA (фиг. 1C).

    Рис. 1.

    Влияние VRN1 , FUL2 и FUL3 на длину стебля, количество листьев и время колошения. растений Kronos ( vrn2, -нулевой фон), выращенных в фотопериоде длинного дня. Длину стебля определяли от основания растения до основания колоса.(A) Длина стержня в см ( n = 6-12). (B) Количество настоящих листьев ( n = 6-12). Красные аллели указывают на гомозиготные нулевые мутанты и аллели в черных гомозиготных аллелях дикого типа. (C) P -значения из трехкомпонентного дисперсионного анализа для длины стебля и количества листьев, включая все восемь гомозиготных комбинаций аллелей VRN1 , FUL2 и FUL3 ( n = 59). * P <0,05; ** P <0,01; *** P <0,001; **** P <0.0001; NS, P > 0,05. (D) Время курса vrn1 -null ( n = 6) по сравнению с контролем ( n = 6). (E) Время заголовка ful2ful3 -null ( n = 15) по сравнению с контролем ( n = 10) на фоне Vrn1 . D и E — отдельные эксперименты. Планки погрешностей — s.e.m. *** P <0,001; NS, P > 0,05, рассчитано с помощью непарных, двусторонних тестов t .

    Рис. 1.

    Влияние VRN1 , FUL2 и FUL3 на длину стебля, количество листьев и время колошения. растений Kronos ( vrn2, -нулевой фон), выращенных в фотопериоде длинного дня. Длину стебля определяли от основания растения до основания колоса. (A) Длина стержня в см ( n = 6-12). (B) Количество настоящих листьев ( n = 6-12). Красные аллели указывают на гомозиготные нулевые мутанты и аллели в черных гомозиготных аллелях дикого типа. (C) P -значения из трехкомпонентного дисперсионного анализа для длины стебля и количества листьев, включая все восемь гомозиготных комбинаций аллелей VRN1 , FUL2 и FUL3 ( n = 59).* P <0,05; ** P <0,01; *** P <0,001; **** P <0,0001; NS, P > 0,05. (D) Время курса vrn1 -null ( n = 6) по сравнению с контролем ( n = 6). (E) Время заголовка ful2ful3 -null ( n = 15) по сравнению с контролем ( n = 10) на фоне Vrn1 . D и E — отдельные эксперименты. Планки погрешностей — s.e.m. *** P <0,001; NS, P > 0,05, рассчитано с помощью непарных, двусторонних тестов t .

    Поскольку у некоторых комбинаций мутантов отсутствуют настоящие шипы, мы определили окончательную длину стебля от основания растения до основания шипа (или шиповидную структуру) вместо общей высоты растения. Растения, несущие только нулевую мутацию ful3-, не показали значительного уменьшения длины стебля, но растения, несущие нулевые мутации vrn1- или ful2-, были на 20% и 14% короче, чем контроль, соответственно (рис.1А). Трехфакторный факторный дисперсионный анализ длины стебля выявил очень значимые эффекты для всех трех генов (рис. 1С). Все три комбинации двойных мутантов имели более короткие стебли, чем предсказывалось на основе комбинированных аддитивных эффектов отдельных мутаций, что отражалось в значительных синергических взаимодействиях (рис. 1C). Взятые вместе, эти результаты показывают, что VRN1 , FUL2 и FUL3 играют повторяющуюся роль в регуляции удлинения стебля, и что влияние отдельных генов больше в отсутствие других паралогов.

    Функциональное резервирование между VRN1 , FUL2 и FUL3 также наблюдалось для времени заголовка. Мутант vrn1 -null возглавил на 37,5 дней позже, чем контроль (рис. 1D), но различия во времени заголовка для мутантов ful2- null, ful3- null и ful2ful3 -null мутантов в присутствии сильный аллель Vrn-A1 не были значимыми (рис.1E). Для нулевых мутантов vrn1ful2- и vrn1ful2ful3- было невозможно точно определить время заголовка, поскольку у них были короткие стебли и аномальные шипы, которые мешали нормальному появлению ушей. Вместо этого мы определили окончательное количество листьев (рис. 1B) и время перехода между вегетативной стадией и стадией двойного гребня (рис. S3).

    Трехфакторный факторный дисперсионный анализ количества листьев выявил очень значимые эффекты для трех отдельных генов, а также для всех двух- и трехсторонних взаимодействий (рис.1С). Мутант vrn1 -null имел в среднем 14,4 листа (59%> контроль; фиг. 1B), что соответствовало его более позднему времени заголовка (фиг. 1D). Сходное количество листьев было обнаружено у vrn1ful2- нулевых (14,3) и vrn1ful3- нулевых (14,9), но тройной нулевой мутант vrn1ful2ful3- имел в среднем 17,7 листьев (рис. 1B), что соответствовало 9 — к 12-дневной задержке перехода между вегетативной САМ и стадией двойного гребня относительно нулевого контроля vrn1- (рис.S3). Эти результаты показывают, что FUL3 обладает остаточной способностью ускорять цветение в отсутствие VRN1 и FUL2.

    Трансгенных растений Kronos, сверхэкспрессирующих кодирующие области FUL2 , слитых с C-концевой меткой 3 × HA (далее Ubi :: FUL2 ; фиг. S4A, события № 1 и № 6), или FUL3 , слитого с C -терминальный тег 4 × MYC (далее Ubi :: FUL3 ; рис.S4B, события № 4 и № 5) начинались на 2-4 дня раньше, чем нетрансгенные сестринские линии ( P <0,0001). Эффект Ubi :: FUL2 был дополнительно охарактеризован в потомстве F 2 от скрещивания Ubi :: FUL2 ( Vrn1Vrn2 ) и vrn1vrn2 -null в тепличных условиях. Трехфакторный дисперсионный анализ времени заголовка показал значительные эффекты для VRN1 , Ubi: FUL2 и VRN2 , а также для всех двух- и трехсторонних взаимодействий ( P <0.0001, таблица S3). При наличии функционального аллеля VRN2 различия во времени заголовка между FUL2 дикого типа ( FUL2- wt) и Ubi :: FUL2 аллелями были небольшими в линиях, гомозиготных по функциональному аллелю VRN1 ( 2,6 дня; фиг. S4A), промежуточное звено у гетерозиготных линий VRN1 и (11,1 дня; фиг. S4C) и большое у гомозиготных нулевых мутантов vrn1- (53 дня; фиг. S4D). Эти результаты показывают, что влияние трансгена Ubi :: FUL2 на время заголовка зависит от конкретных аллелей VRN1 и VRN2 , присутствующих в генетическом фоне (рис.S4C, D).

    Таким образом, сильное влияние VRN1 на ускорение времени цветения пшеницы может маскировать меньшие эффекты FUL2 и FUL3 , но в отсутствие VRN1 как FUL2 , так и FUL3 имеют избыточное влияние на ускорение времени цветения пшеницы.

    Поскольку существует известная регулирующая петля с положительной обратной связью между VRN1 и FT1 (Shaw et al., 2019), мы сравнили уровни транскриптов FT1 в листьях различных комбинаций мутантов VRN1 , FUL2 и FUL3 . FT1 Уровни транскрипта выше ACTIN наблюдались в листьях 4-недельных растений, несущих аллель Vrn1 дикого типа, но были обнаружены только через 10 недель у растений, несущих нулевой аллель vrn1- (рис. . S5A, B). Этот результат согласуется с большими различиями во времени колошения между этими генотипами (рис.1D). FT1 Уровни транскрипта у 10-недельных нулевых растений vrn1- были самыми высокими в присутствии аллелей FUL2 и FUL3 дикого типа и самыми низкими в тройном мутанте (рис. S5C), что согласуется с большее количество листьев у этого генотипа (рис. 1B). Даже у vrn1ful2ful3- нулевых растений уровни транскрипта FT1 повышались по сравнению с ACTIN у 14-недельных растений (рис. S5D). Взятые вместе, эти результаты показывают, что уровни экспрессии FT1 в листьях положительно регулируются VRN1 , FUL2 и FUL3 , но они также могут быть активированы в отсутствие всех трех из этих генов.

    Растения с отдельными мутациями vrn1- null, ful2- null и ful3- null давали нормальные колоски и цветки, но vrn1ful2- нулевых или vrn1ful2ful3- нулевых мутантов имели шиповидные структуры, в которых все боковые Колоски были заменены листовыми побегами (рис. 2A-J), которые в дальнейшем называются «побегами соцветий». Удаление этих побегов соцветия показало более толстый и короткий рахис с меньшим количеством междоузлий переменной длины, но все же сохраняющий характерные чередующиеся углы междоузлий, типичные для рахиса дикого типа (рис.2Б).

    Рис. 2.

    Фенотипическая характеристика мутантов vrn1ful2 и vrn1ful2ful3 . (A) Стебли и головки vrn1- нулевых, vrn1ful2- нулевых и vrn1ful2ful3- нулевых мутантов (перед фотографированием листья были удалены). (B) Взлеты разных мутантов. Стрелки указывают положение первого колоска перед удалением. (C-G) vrn1ful2- нуль-мутант.(C) Шиповидная структура. Стрелка указывает на прицветник, примыкающий к корневому побегу соцветия. (D) Шиповидная структура после удаления побегов соцветия, на которой видны переходящие прицветники (стрелки). (E) Расслоение побега соцветия, показывающее, что две чешуи и одна лемма частично преобразованы в листья, за которыми следуют четыре листа. На вставке с желтой рамкой показан переход меристемы в ИМ с боковыми ВМ. (F) Деталь белого прямоугольника в E, показывающая завязь, два пыльника, листовую лемму и палею.(G) Листовые бледные листья и лодикулы, соединяющие один пыльник и два яичника. (H-J) нуль-мутант vrn1ful2ful3-. (H) Нормальные листья от L11 до L18 без пазушных почек. L19 отмечает начало шиповидной структуры, в которой колоски заменены побегами, за которыми следуют листья (L19 и L20) или прицветники. (I, J) Деталь культиваторов, обозначенных L19 (I) и L20 (J). Вставки в белых прямоугольниках — это SAM этих культиваторов (переход в IM с боковым VM), а желтый прямоугольник представляет истощенный IM.

    Рис. 2.

    Фенотипическая характеристика мутантов vrn1ful2 и vrn1ful2ful3 . (A) Стебли и головки vrn1- нулевых, vrn1ful2- нулевых и vrn1ful2ful3- нулевых мутантов (перед фотографированием листья были удалены). (B) Взлеты разных мутантов. Стрелки указывают положение первого колоска перед удалением. (C-G) vrn1ful2- нуль-мутант. (C) Шиповидная структура. Стрелка указывает на прицветник, примыкающий к корневому побегу соцветия.(D) Шиповидная структура после удаления побегов соцветия, на которой видны переходящие прицветники (стрелки). (E) Расслоение побега соцветия, показывающее, что две чешуи и одна лемма частично преобразованы в листья, за которыми следуют четыре листа. На вставке с желтой рамкой показан переход меристемы в ИМ с боковыми ВМ. (F) Деталь белого прямоугольника в E, показывающая завязь, два пыльника, листовую лемму и палею. (G) Листовые бледные листья и лодикулы, соединяющие один пыльник и два яичника. (H-J) нуль-мутант vrn1ful2ful3-.(H) Нормальные листья от L11 до L18 без пазушных почек. L19 отмечает начало шиповидной структуры, в которой колоски заменены побегами, за которыми следуют листья (L19 и L20) или прицветники. (I, J) Деталь культиваторов, обозначенных L19 (I) и L20 (J). Вставки в белых прямоугольниках — это SAM этих культиваторов (переход в IM с боковым VM), а желтый прямоугольник представляет истощенный IM.

    У нулевых мутантов vrn1ful2- около 70% побегов центрального соцветия имели листовые чешуйки, чешуйки, чешуйки и аномальные органы цветков, тогда как остальные были полностью вегетативными.Цветочные аномалии включали листовые листочки, уменьшенное количество пыльников, пыльники, сросшиеся с яичниками, и множественные яичники (рис. 2E-G). После первого модифицированного цветочка меристемы от побегов соцветий образовали 2-5 настоящих листьев перед тем, как снова перейти к IM, генерируя боковые VM (рис. 2E). Комбинированное присутствие цветковых органов и листьев предполагает, что исходная меристема имела промежуточную идентичность между VM и SM до перехода к IM. У нулевого двойного мутанта vrn1ful2- побеги соцветий закрыты прицветниками (рис.2В, Г).

    У нулевых мутантов vrn1ful2ful3- боковые меристемы образовывали побеги соцветий, которые не имели органов цветков, и которые были покрыты листьями в базальных положениях и прицветниками в более дистальных положениях (Рис. 2H-J). Наличие хорошо развитых пазушных побегов в этих листьях базального соцветия (рис. 2H, L19 и L20) обозначало границу шиповидной структуры, поскольку на настоящих листьях, расположенных ниже этой границы, не было обнаружено пазушных побегов или развивающихся почек ( Инжир.2H, L11-L18).

    Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) изображения ранних развивающихся соцветий у нулевых мутантов vrn1ful2- и vrn1ful2ful3- выявили удлиненные двояковыпуклые структуры, подобные таковым у Kronos (рис. 3A) или vrn1- null ( Рис. 3C) растения. Подавление нижнего гребня листа было полным у Kronos (рис. 3A) и у vrn1- null (рис. 3D, красные стрелки), но было неполным в vrn1ful2- null (рис.3B, E, желтые стрелки), и еще слабее в vrn1ful2ful3- null (рис. 3C, F, зеленые стрелки). В результате этого изменения побеги соцветий были заменены прицветниками в vrn1ful2- null (рис. 2C, D) и листьями в vrn1ful2ful3- null (рис. 2H, I). Верхние гребни (рис. 3A-C, точки) переходили в нормальные SM в vrn1- null, с зачатками чешуек и lemma (рис. 3D, G), но выглядели как типичные вегетативные меристемы в vrn1ful2- null и vrn1ful2ful3- нулевые растения (рис.3E, F, H, I).

    Рис. 3.

    Сканирующая электронная микроскопия. Ранняя стадия двойного гребня (A-C) и более поздняя стадия (D-I), показывающая судьбу боковых меристем. (A) Контроль Кроноса. (D, G) vrn1- нулевой контроль. Красные стрелки указывают на подавленный нижний гребешок листа, а красные точки — на верхние гребни, которые развиваются в нормальные колоски (D, G). (B, E, H) нуль-мутантов vrn1ful2-. Желтыми стрелками показаны частично вытесненные нижние гребни листьев, которые развиваются в прицветники (см.рис.2D), а желтые точки указывают на верхние гребни, которые развиваются в промежуточные меристемы, которые генерируют структуры, похожие на побеги, с измененными органами цветка (см. Рис. 2E-G). (C, F, I) vrn1ful2ful3- нулевых мутантов. Зеленые стрелки указывают базальные нижние гребни листа, которые развиваются в нормальные листья (см. Рис. 2H), а зеленые точки указывают верхние гребни, которые производят боковые вегетативные меристемы, которые генерируют вегетативные побеги без органов цветков (см. Фиг. 2I-J). Масштабные линейки: 200 мкм.

    Рис.3.

    Сканирующая электронная микроскопия. Ранняя стадия двойного гребня (A-C) и более поздняя стадия (D-I), показывающая судьбу боковых меристем. (A) Контроль Кроноса. (D, G) vrn1- нулевой контроль. Красные стрелки указывают на подавленный нижний гребешок листа, а красные точки — на верхние гребни, которые развиваются в нормальные колоски (D, G). (B, E, H) нуль-мутантов vrn1ful2-. Желтые стрелки указывают на частично вытесненные нижние гребни листа, которые развиваются в прицветники (см. Рис. 2D), а желтые точки указывают на верхние гребни, которые развиваются в промежуточные меристемы, которые образуют кущевидные структуры с измененными органами цветка (см. Рис.2E-G). (C, F, I) vrn1ful2ful3- нулевых мутантов. Зеленые стрелки указывают базальные нижние гребни листа, которые развиваются в нормальные листья (см. Рис. 2H), а зеленые точки указывают верхние гребни, которые производят боковые вегетативные меристемы, которые генерируют вегетативные побеги без органов цветков (см. Фиг. 2I-J). Масштабные линейки: 200 мкм.

    Чтобы лучше охарактеризовать относительные эффекты VRN1 и FUL2 , мы исследовали их индивидуальные эффекты, когда они представлены в виде единой функциональной копии в гетерозиготном состоянии (подчеркнуто).И ful2- null / Vrn-A1 vrn-B1-null (функциональный аллель Vrn-A1 для привычки к весеннему росту) и ful2- null / vrn-A1 -null vrn-B1 ( функциональный аллель vrn-B1 для зимней привычки роста) образовывал шиповидные структуры с листовыми боковыми побегами (рис. S6A, B) и нормальными органами цветков (рис. S6C), но без жизнеспособных семян. В развивающихся колосках этих растений наблюдались боковые меристемы с цветочными зачатками (рис. S6D), некоторые из которых позже превратились в колоски с удлиненной осью (рахилла) и листовые органы (рис.S6E-G). Напротив, присутствие одной гетерозиготной копии FUL2 ( vrn1- null / ful-A2 -null Ful-B2 ) было достаточным для образования большего количества колосков нормального вида (рис. S6H-J). , некоторые из которых смогли заложить жизнеспособные семена. У этого мутанта также наблюдались аномальные колоски (рис. S6I) и базальные ветви с боковыми колосками и фертильными соцветиями (рис. S6J). Взятые вместе, эти результаты показывают, что VRN1 , FUL2 и FUL3 играют повторяющуюся и важную роль в развитии колосков, причем FUL2 имеет самый сильный эффект, а FUL3 самый слабый.

    Частичная реверсия базальных колосков в вегетативные побеги, аналогичная описанной выше для нулевого мутанта vrn1ful2-, была описана в линиях ячменя, сверхэкспрессирующих SVP- подобных генов BM1 или BM10 (Trevaskis et al. ., 2007). Чтобы проверить, были ли затронуты уровни транскриптов SVP-, подобных генам пшеницы, у нулевых мутантов vrn1ful2-, мы сначала определили их экспрессию во время нормального развития колоса у Kronos.Уровни транскриптов трех родственных паралогов пшеницы BM1 , BM10 и VRT2 (обозначения гена RefSeq v1.1 на рис. S7) снизились в три-пять раз по сравнению с начальными стадиями развития колоса (W2, шкала Ваддингтона). ) до стадии зачатка цветков (W3.5) (рис. S7A-C).

    Затем мы сравнили уровни транскрипции SVP- подобных генов пшеницы в vrn1ful2- нулевых и vrn1- нулевых мутантах.Растения выращивали в течение 53 дней в камере для выращивания до тех пор, пока развивающиеся шипы vrn1- null не достигли стадии терминального колоска, а растения из vrn1ful2- null не имели аналогичного количества боковых меристем. Уровни транскриптов BM1 , BM10 и VRT2 в развивающихся спайках были примерно в десять раз выше у нулевого мутанта vrn1ful2-, чем у нулевого мутанта vrn1- и контрольных линий ( P <0,0001). ; Рис. S7D-F).Эти результаты предполагают, что VRN1 и FUL2 являются прямыми или непрямыми репрессорами транскрипции трех генов, подобных SVP пшеницы.

    Нормальные колосья пшеницы детерминированы, причем дистальный IM переходит в терминальный колоск после образования относительно стабильного количества боковых меристем (Рис. 4A). Напротив, в vrn1ful2- null ИМ был неопределенным (рис.4B) и продолжали продуцировать боковые меристемы при благоприятных условиях роста и в конечном итоге погибли, не образуя какой-либо конечной структуры. На фоне ful2 -нулей одной функциональной копии VRN1 в гетерозиготном состоянии было достаточно для генерации детерминированного спайка (рис. S6D, ful2- null / vrn-A1- null vrn-B1 ), и то же самое было верно для единственной функциональной копии FUL2 на нулевом фоне vrn1- (рис.S6K, vrn1- null / full-A2 -null Ful-B2 ).

    Рис. 4.

    VRN1 и FUL2 играют избыточные роли в управлении определением спайков и количеством колосков. (A) Сканирующая электронная микроскопия нормального колоса пшеницы с концевым колоском у нулевого мутанта vrn1-. (B) vrn1ful2 — нулевой мутантный колос с неопределенной апикальной меристемой.(C-E) Количество колосков на колос в эксперименте с камерой для выращивания ( n = 6). (C) vrn1- null (увеличение на 58% по сравнению с контролем), (D) ful2- null (увеличение 10%) и (E) ful3- null (без значительного увеличения). Столбцы представляют собой среднее значение ± среднеквадратичное отклонение. звездочки указывают на статистически значимое отличие от контрольной линии. ** P <0,01; *** P <0,001; NS, P > 0,05, рассчитано по непарному, двустороннему t -тесту. (F) Средние значения ANOVA и P -значений для признаков шипа в полных — нулевых и сестринских контрольных линиях в поле (рандомизированный план полного блока с 8 блоками).

    Рис. 4.

    VRN1 и FUL2 играют избыточные роли в контроле определенности спайков и количества колосков. (A) Сканирующая электронная микроскопия нормального колоса пшеницы с концевым колоском у нулевого мутанта vrn1-. (B) vrn1ful2 — нулевой мутантный колос с неопределенной апикальной меристемой. (C-E) Количество колосков на колос в эксперименте с камерой для выращивания ( n = 6). (C) vrn1- null (увеличение на 58% по сравнению с контролем), (D) ful2- null (увеличение 10%) и (E) ful3- null (без значительного увеличения).Столбцы представляют собой среднее значение ± среднеквадратичное отклонение. звездочки указывают на статистически значимое отличие от контрольной линии. ** P <0,01; *** P <0,001; NS, P > 0,05, рассчитано по непарному, двустороннему t -тесту. (F) Средние значения ANOVA и P -значений для признаков шипа в полных — нулевых и сестринских контрольных линиях в поле (рандомизированный план полного блока с 8 блоками).

    Индивидуальные гомозиготные мутанты vrn1- и ful2- нулевые показали большее количество колосков на колос, чем контроль.Это увеличение составило 58% у нулевого мутанта vrn1- ( P < 0,0001; фиг. 4C) и 10% у нулевого мутанта ful2- ( P = 0,0014; фиг. 4D). Хотя у нулевого мутанта ful3- ( P = 0,4096; рис. 4E) не было обнаружено значительного увеличения количества колосков на колосья, две независимые трансгенные линии со сверхэкспрессией FUL3 ( Ubi :: FUL3 ) показали среднее уменьшение на 1,12 колоска на колос по сравнению с нетрансгенными сестринскими линиями ( P = 0.0132 и P <0,0001; Рис. S8A), который указывает, что FUL3 действительно играет роль во времени перехода от IM к оконечному пиклету.

    Аналогичное снижение количества колосков на колос наблюдалось у двух независимых трансгенных линий Ubi :: FUL2 (1,05 колосков на колос, P <0,03; рис. S8B). Затем мы исследовали эффект этого трансгена в присутствии различных аллелей VRN1 и VRN2 в популяции Ubi :: FUL2 × vrn1vrn2 -null F 2 vrn2- нулевых растениях F 2 различия в количестве колосков между Ubi :: FUL2 и аллелями дикого типа были больше у vrn1- нулевых, чем у растений, гетерозиготных по VRN-A1, и . VRN-B1 ( Vrn1- Het) (взаимодействие P < 0,0001; Рис. S8C). В отдельной группе растений F 2 , зафиксированных для Vrn1- Het и сегрегированных для VRN2 и FUL2 , мы не обнаружили значительных эффектов для Ubi :: FUL2 , и взаимодействие не было значимым (рис.S8D). Однако мы наблюдали на 3,3 больше колосков на колос у растений, несущих аллель Vrn2 -wt, чем у растений с нулевым аллелем vrn2 ( P <0,0001; рис. S8D). Эти результаты предполагают, что сильный аллель Vrn-A1 для весеннего роста может маскировать эффекты трансгена Ubi :: FUL2 , но не эффекты VRN2 на количество колосков на колос.

    На основании сильного эффекта, наблюдаемого у мутанта Arabidopsis tfl1 и мутанта Antirrhinum cen на детерминацию соцветий (Bradley et al., 1997; Ratcliffe et al., 1999), мы исследовали влияние мутаций vrn1ful2 -null на уровни экспрессии TFL1 / CEN-, подобных гомологам пшеницы, в развивающихся колосках. Поскольку предыдущая номенклатура не была доступна для паралогов пшеницы CEN , мы присвоили им номера, соответствующие расположению их хромосом, и обозначили их как CEN2 , CEN4 и CEN5 (обозначения RefSeq v1.1 можно найти в легенда рис.S9). Уровни транскриптов этих трех генов снижались по мере того, как развивающийся колос переходил от стадии двойного гребня к стадии зачатка цветков (шкала Ваддингтона от 2 до 3,5) (рис. S9A-C).

    Сравнение vrn1ful2- нулевых и vrn1- нулевых растений, выращенных в течение 53 дней в одной камере для выращивания, показало, что уровни транскриптов CEN2 , CEN4 и CEN5 были значительно выше ( P <0 .0001) в развивающихся спайках нулевого мутанта vrn1ful2-, чем в таковых у нулевого мутанта vrn1- или контроля Kronos (все в vrn2- нулевом фоне). Эти различия были больше для CEN2 и CEN4 , чем для CEN5 (рис. S9D-F). Взятые вместе, эти результаты предполагают, что VRN1 и FUL2 работают как репрессоры транскрипции TFL1 / CEN-, как гомологи пшеницы.

    В дополнение к большему количеству колосков на колос, нуль-мутант ful2- давал большее количество цветков на колосок, чем контроль Kronos, эффект, который не наблюдался для vrn1- null (рис.2A) или ful3- null (рис. S10A). Среднее увеличение числа цветков было одинаковым у ful2- нулевых (1,3 цветков) и ful2ful3- нулевых (0,9 цветков), что позволяет предположить, что FUL3 имеет ограниченное влияние на этот признак. Несмотря на некоторую неоднородность в распределении колосков с лишними цветочками среди колосьев, различия между контролем и нулевыми мутантами ful2- были значительными во всех положениях колосков (рис. S10B).

    Ранее сообщалось о подобном увеличении числа цветков на колоске у растений Kronos, сверхэкспрессирующих miRNA172 под промотором UBIQUITIN (Debernardi et al., 2017). Для изучения генетических взаимодействий между Ubi :: miR172 и ful2- null мы скрестили трансгенные и мутантные линии и изучили их влияние на количество цветков в потомстве с помощью двухфакторного факторного дисперсионного анализа. Мы обнаружили существенные различия в среднем числе цветков для ful2- нулевых и Ubi :: miR172 ( P < 0,01), а также незначительно значимое взаимодействие ( P < 0,0435), которое можно визуализировать на графике взаимодействия в Инжир.S10C. Различия в среднем числе цветков между ful2 -null и контролем дикого типа были больше (и более вариабельны) в Ubi :: miR172 , чем в нетрансгенном фоне (рис. S10C). Это синергетическое взаимодействие предполагает, что miRNA172 и FUL2 могут контролировать количество цветков общим путем. Как мутантные, так и трансгенные линии показали гетерогенность среди колосков в расположении колосков с увеличенным количеством цветков (рис.S10D-F).

    Основываясь на его положительном влиянии на количество цветков на колосок и колосков на колос (и на его небольшое влияние на время колошения), мы выбрали мутант ful2 -null для оценки в повторном полевом эксперименте. По сравнению с контролем нуль-мутант ful2- давал на 20% больше колосков на колос ( P = 0,0002) и на 9% больше зерен на колос ( P = 0,05), что привело к увеличению на 31% количество зерен в колосе ( P = 0.0002; Рис. 4F). Хотя отчасти положительное влияние на урожай зерна было компенсировано снижением средней массы зерна на 19% ( P = 0,0012), мы наблюдали небольшое чистое увеличение общей массы зерна на один колос на 6% ( P = 0,09; Рис. 4F). Эта отрицательная корреляция между числом зерен и массой зерна предполагает, что в данном конкретном генотипе по сочетанию среды урожайность зерна была более ограничена «источником» (произведенным и транспортируемым крахмалом), чем «поглотителем» (количеством и размером зерен).

    Мы обнаружили очень значимое влияние VRN1 , FUL2 и FUL3 на высоту растений и значимые синергические взаимодействия (рис. 1A, C). Эти результаты предполагают, что VRN1 , FUL2 и FUL3 имеют избыточные функции в регулировании удлинения ствола, и что их индивидуальные эффекты усиливаются в отсутствие других паралогов.О значительном уменьшении высоты растений также сообщалось для мутантов риса mads14 (12,2%) и mads15 (9,0%), а также двойного мутанта (43,8%), что свидетельствует о сохранении функции злаков (Wu et al. ., 2017).

    Хотя молекулярные механизмы, с помощью которых эти гены влияют на удлинение стебля, в настоящее время неизвестны, косвенный способ, которым они могут способствовать этому признаку, заключается в их сильном влиянии на регуляцию FT1 (рис.S5), что связано с активацией генов биосинтеза гибберелловой кислоты (GA) в развивающемся спайке (Pearce et al., 2013). Недавнее исследование показало, что рис HEADING DATE 3 ( Hd3 ) и RICE FLOWERING LOCUS T 1 ( RFT1 ), ортологи пшеницы FT1 , могут повысить чувствительность стеблей к GA за счет снижения PREMATURE INTERNODE. Экспрессия ELONGATION 1 ( PINE1 ) в SAM и сжатой ножке (Gómez-Ariza et al., 2019). У Arabidopsis ряд генов, участвующих в гормональных путях, являются прямыми мишенями для FUL, что может объяснять более короткий стебель и междоузлия, обнаруженные у мутанта ful (Bemer et al., 2017). Характеристика прямых ДНК-мишеней и белковых интеракторов VRN1, FUL2 и FUL3 может пролить свет на механизмы, ответственные за консервативную роль этих генов в росте растений в травах.

    VRN1 — один из основных генов, контролирующих естественную изменчивость времени цветения пшеницы (Fu et al., 2005; Киппес и др., 2016; Ян и др., 2003; Zhang et al., 2008), поэтому неудивительно, что vrn1- null задерживают время заголовка более чем на ful2- null или ful3- null. Хотя сильный аллель Vrn-A1 для весеннего роста маскировал меньшие эффекты FUL2 и FUL3 (рис. 1A-C), на фоне vrn1 -null, ful2- null и У нулевых мутантов ful3- отмечена задержка начала цветения и увеличение количества листьев (рис.1B, F), что указывает на то, что FUL2 и FUL3 сохранили некоторую остаточную функциональность в отношении ускорения времени цветения пшеницы. Это было дополнительно подтверждено ускоренным цветением трансгенных растений Ubi :: FUL2 и Ubi :: FUL3 (рис. S4A, B). Аналогичные результаты были получены для Brachypodium distachyon и риса. В Brachypodium сверхэкспрессия VRN1 (Ream et al., 2014), FUL2 или FUL3 (Li et al., 2016) ускоряет цветение, а подавление VRN1 задерживает цветение по сравнению с нетрансгенными контролями (Woods et al., 2016). У риса сверхэкспрессия MADS15 также ускоряет цветение (Lu et al., 2012). Эти результаты предполагают консервативную роль этих генов в регуляции времени цветения трав.

    Предыдущие исследования показали значительное генетическое взаимодействие между пшеницей VRN1 и VRN2 в регулировании времени колошения (Tranquilli and Dubcovsky, 2000).Это исследование показывает, что аналогичные взаимодействия существуют между FUL2 и VRN2 (рис. S4C, D). Популяция тетраплоидной пшеницы с сегрегацией VRN1 , FUL2 и VRN2 выявила очень значимые двусторонние и трехсторонние взаимодействия между этими генами, что указывает на то, что влияние каждого из этих генов на время колошения зависит от конкретной комбинации. аллелей, присутствующих для двух других. Предыдущие исследования показали, что часть способности VRN1 ускорять цветение зависит от его способности подавлять VRN2 (Chen and Dubcovsky, 2012).Большее влияние на время заголовка трансгена Ubi :: FUL2 в присутствии функционального аллеля Vrn2 , чем на нулевом фоне vrn2- (рис. S4C, D), предполагает, что FUL2 репрессия VRN2 также может способствовать ускорению времени заголовка.

    Интересно, что мутации в VRN1 , FUL2 и FUL3 были связаны с отложенной индукцией FT1 даже в отсутствие функциональных аллелей VRN2 (рис.S5). Линии, несущие аллель VRN1 дикого типа, показали высокие уровни FT1 в листьях на шесть недель раньше, чем линии, несущие нулевой аллель vrn1-, и зацвели на 37 дней раньше. Среди линий, несущих нулевой аллель vrn1-, линии с мутациями как в FUL2 , так и в FUL3 показали последнюю индукцию FT1 (рис. S5C, D) и имели на 3,3 больше листьев (исключая листья в колосе). -подобная структура; рис. 1Б). Однако в 14-недельных нулевых растениях vrn1ful2ful3- транскриптов FT1 все еще достигали более высоких уровней, чем ACTIN. Эти результаты показывают, что VRN1, FUL2 и FUL3 являются положительными регуляторами транскрипции FT1 , но они не важны для его экспрессии в листьях.

    Также было показано, что

    FT1 является положительным регулятором экспрессии VRN1 как в листьях, так и в SAM. Эксперименты по естественной вариации или трансформации, которые влияют на уровни транскрипта FT1 в листьях, всегда связаны с параллельными изменениями в экспрессии VRN1 (Lv et al., 2014; Ян и др., 2006). Взятые вместе, эти результаты предполагают существование петли положительной регуляторной обратной связи, в которой каждый ген действует как положительный регулятор другого. Хотя эта петля обратной связи может быть опосредована в некоторых случаях VRN2 (Distelfeld et al., 2009a), результаты этого исследования и Shaw et al. (2019) на фоне vrn2 -null предполагают существование петли положительной обратной связи, которая работает независимо от VRN2 . Эта гипотеза подтверждается способностью белкового комплекса FT1 – FDL2–14-3-3C связываться с промотором VRN1 пшеницы in vitro (Li et al., 2015) и VRN1 для связывания с промотором FT1 в экспериментах с ChIP-seq (Deng et al., 2015). Исследования на рисе предполагают возможность подобной регуляторной петли обратной связи между ортологичными генами (Kobayashi et al., 2012).

    РНК in situ Исследования гибридизации на ранних стадиях развития соцветий у Lolium temulentum (Gocal et al., 2001), пшеницы и овса (Preston and Kellogg, 2008), а также травянистых трав (Preston et al., 2009) показали экспрессию VRN1 и FUL2 в IM, латеральных SM и FM. Точно так же трансгенные растения ячменя, трансформированные промотором VRN-h2 , слитым с GFP, проявляли флуоресценцию в трех меристемах (Alonso-Peral et al., 2011). VRN1, FUL2 и FUL3 могут взаимодействовать с разными партнерами MADS-бокса в IM, SM и FM и, следовательно, мутации в этих генах могут изменять разные функции в разных меристемах.

    Значительное влияние VRN1 , FUL2 и FUL3 на время переходов от вегетативного SAM к IM и от IM к терминальному колоску указывает на то, что эти гены играют важную роль в приобретении и прекращении идентичности IM.На ранних стадиях развития спайков как vrn1ful2- null, так и vrn1ful2ful3- null-мутанты демонстрировали удлиненную структуру с двумя гребнями с латеральными меристемами, организованными по разному филлотаксису, которые были подобны контролю Kronos (Рис. 3A-C). и оба мутанта имели рахис, сходный с нормальным колосом (рис. 2В). Эти результаты предполагают, что эти функции IM не были нарушены комбинированными мутациями в VRN1 , FUL2 и FUL3 .

    После стадии двойного гребня развитие латеральных меристем резко разошлось у vrn1ful2- нулевых и vrn1ful2ful3- нулевых мутантов по сравнению с нулевым контролем vrn1-. В vrn1- null верхние гребни переходили в SM, которые генерировали нормальные колоски, тогда как в vrn1ful2ful3- null они переходили в боковые VM, которые генерировали побеги соцветий (которые мы интерпретируем как идентичность пазушной меристемы по умолчанию).Нулевой мутант vrn1ful2- генерировал промежуточную структуру, которая давала как листово-цветочные органы, так и листья. На основании этих результатов мы пришли к выводу, что VRN1 , FUL2 и FUL3 играют существенные и повторяющиеся роли в развитии колосков и цветков. Однако в настоящее время мы не знаем, требует ли переход верхних гребней в SMs экспрессию функциональных белков VRN1, FUL2 и FUL3 в верхнем гребне, в IM или в обоих.

    Замена базальных колосков на побеги соцветий, аналогичные описанным для vrn1ful2ful3- null, наблюдалась у растений ячменя со сверхэкспрессией BM1 и BM10 (Trevaskis et al., 2007). Эти два гена вместе с VRT2 связаны с генами Arabidopsis MADS-box SVP и AGAMOUS-LIKE 24 ( AGL24 ), которые играют важную роль в формировании цветочных меристем (Kaufmann et al. др., 2010; Лю и др., 2007). В Arabidopsis , SVP и AGL24 непосредственно репрессируются AP1 (Kaufmann et al., 2010). В отсутствие AP1 эктопическая экспрессия SVP и AGL24 трансформировала цветочные меристемы в меристемы побегов (Liu et al., 2007). Повышенная регуляция VRT2 , BM1 и BM10 в нулевых развивающихся колосках пшеницы vrn1ful2- (рис. S7) вместе с результатами трансгенного ячменя предполагают, что эти гены могли способствовать наблюдаемой замене колосков. вегетативными побегами у vrn1ful2- нулевых растений.

    Важной характеристикой IM травы является полное подавление нижнего гребня листа, охватывающего все события ветвления, что в колосе пшеницы является подавлением нижнего гребня листа, перекрывающего колоск.Это подавление было нарушено у нулевых мутантов vrn1ful2- и vrn1ful2ful3-, у которых развились прицветники или листья, прилегающие к побегам соцветий (рис. 2C, D, HJ). Эти результаты предполагают, что все три гена вносят вклад в подавление нижнего гребня листа, но мы не знаем, требует ли это подавление экспрессии VRN1, FUL2 и FUL3 в латеральной меристеме, в IM или в обоих. В этом случае косвенный эффект IM представляется более вероятным, поскольку исследования гибридизации in situ обнаружили VRN1 и FUL2 (или их травяные ортологи) в верхнем гребне, а не в нижнем гребне листа (Gocal et al., 2001; Престон и Келлог, 2008 г .; Престон и др., 2009). Однако нельзя исключать более прямого воздействия на латеральную меристему, поскольку слияние VRN1-GFP, управляемое промотором VRN1 , было обнаружено в нижнем гребне листа развивающегося колоса ячменя (Alonso-Peral et al., 2011) .

    Побеги соцветий, образуемые листьями у vrn1ful2ful3- null, не сильно отличались от вегетативных побегов, но между ними была четкая граница.У риса и пшеницы на настоящих листьях не появляются пазушные почки или побеги, пока не сформируются 4-5 более молодых листьев (Friend, 1965; Oikawa and Kyozuka, 2009). Затем развитие почек в побеги происходит последовательно от более старых листьев к более молодым. Напротив, листья, развившиеся из нижнего гребня листа у vrn1ful2ful3- null (рис. 3C, F), с самого начала имели пазушные меристемы (верхний гребень), которые быстро развивались в пазушные побеги (рис. 2H, L19 и L20). . Настоящие листья ниже соцветия (рис.2H, L11-L18) не показали видимых пазушных почек, что является нормальным для листьев пшеницы, которые покрывают удлиненное междоузлие (Williams and Langer, 1975). Таким образом, даже у нулевого мутанта vrn1ful2ful3- была установлена ​​четкая граница между соцветием и вегетативными листьями.

    Фенотип соцветия, подобный тому, который описан здесь для мутанта vrn1ful2ful3 -null пшеницы, был описан для четырехкратного нокдауна риса mads14mads15mads18pap2 , при котором метелка была заменена побегами, покрытыми листьями (Kobayashi et al., 2012). Авторы исследования риса интерпретировали этот фенотип как результат неполного перехода между вегетативным SAM и IM, и предположили, что эти гены действуют избыточно, чтобы способствовать идентичности IM и, следовательно, являются генами идентичности IM.

    У пшеницы vrn1ful2ful3 -null изменения, наблюдаемые в латеральных меристемах, также можно объяснить постулированием косвенного влияния IM на регуляцию генов, экспрессируемых в центрах передачи сигналов, фланкирующих боковые меристемы.Однако те же изменения можно объяснить более прямым действием нефункциональных белков VRN1, FUL2 и FUL3 на латеральную меристему, где они обычно экспрессируются. Если эта вторая интерпретация верна, следует учитывать, что VRN1 , FUL2 и FUL3 включают функции идентификации SM в дополнение к функциям идентификации IM и FM. Эта предполагаемая функция идентичности SM согласуется с ролью гомологичных генов идентичности FM AP1 , CAL и FUL в Arabidopsis (Ferrándiz et al., 2000). Независимо от их прямого или косвенного влияния на идентичность SM, VRN1 , FUL2 и FUL3 необходимы для развития колосков как у пшеницы, так и у риса.

    Это, по-видимому, не относится к гену риса PAP2 или его ортологу пшеницы AGLG1 (Yan et al., 2003). Кобаяши и др. (2012) предположили, что потеря функции этого гена важна для фенотипа риса mads14mads15mads18pap2 .Однако полное подавление колосков в присутствии функциональных генов PAP2 / AGLG1 у риса mads14mads15 (Wu et al., 2017) и пшеницы vrn1ful2ful3 -null мутантов предполагает менее важную роль PAP2 . в идентичности СМ.

    Определенный рост колоса пшеницы отмечен переходом дистального IM в SM и образованием терминального колоска.Однако нуль-мутанты vrn1ful2- были неспособны образовывать колоски, и IM оставался неопределенным. Одной функциональной копии VRN1 или FUL2 в гетерозиготном состоянии было достаточно для восстановления детерминированности колоса (рис. S5D, K), что позволяет предположить, что IM пшеницы очень чувствителен к активности этих генов.

    Мутации потери функции в TERMINAL FLOWER 1 ( TFL1 ) в Arabidopsis или в гомологе CENTRORADIALIS ( CEN ) в Antirrhinum приводят к трансформации конечного цветка и неопределенные в детерминантные соцветия (Bradley et al., 1997; Ratcliffe et al., 1999). У риса нокдауны четырех гомологов CEN ( RCN1 RCN4 ) уменьшали количество ветвей, тогда как их сверхэкспрессия увеличивала количество ветвей за счет конкуренции с гомологами риса FT (Kaneko-Suzuki et al., 2018; Накагава и др., 2002). У пшеницы сверхэкспрессия CEN-D2 увеличивала продолжительность стадии двойного гребня и увеличивала количество колосков на колос (Wang et al., 2017), тогда как мутации с потерей функции в ячмене CEN2 снижали количество колосков на колос (Bi et al., 2019). Основываясь на этих результатах, мы предполагаем, что активация гомологов пшеницы CEN2 , CEN4 и CEN5 в развивающемся спайке мутанта vrn1ful2 -null могла способствовать его неопределенному росту.

    Мы показали в этом исследовании, что время перехода между IM и конечным колоском модулируется VRN1 и FUL2 и что это влияет на количество колосков на спайк . Более сильный эффект vrn1- null (девять дополнительных колосков; рис. 4C) по сравнению с ful2- null (два дополнительных колоска; рис. 4D), вероятно, связан с более сильным влиянием VRN1 на время заголовка ( Рис. 1A-C), что дает больше времени для образования дополнительных колосков. Это, по-видимому, также имеет место в случае риса, где избыточная экспрессия MADS15 приводит к уменьшению количества первичных ветвей в метелке (Lu et al., 2012). Точно так же преждевременная мутация стоп-кодона в гомологе AP1 в семенах рапса изменила архитектуру растения и увеличила количество семян на растение (Shah et al., 2018). Взятые вместе, эти результаты предполагают, что мутации в этой группе генов идентичности меристемы могут быть полезны для модуляции количества семян у разных видов растений.

    В дополнение к своему влиянию на количество колосков, мутация ful2 -null также была связана с увеличением количества цветков на колоске, что позволяет предположить, что этот ген способствует поддержанию ограниченного количества цветков на колоске (рис.S10C-F). Этот эффект не был обнаружен в vrn1 -null и ful3- null. Поскольку большее количество цветков на колоске и увеличенное количество колосков могут способствовать увеличению потенциала урожайности зерна, мы исследовали влияние нулевого мутанта ful2- на компоненты урожая зерна. В полевых исследованиях у ful2 -нулей было показано увеличение среднего количества зерен на колос на 30,8% по сравнению с контрольными родственными линиями. Хотя в этом эксперименте положительное увеличение количества зерен было частично компенсировано снижением среднего веса зерен, общий вес зерен на один колос все же был немного выше (6.3%) в нуль-мутанте ful2- относительно контроля. Было бы интересно проверить, может ли интрогрессия этой мутации в генотипах с высокой биомассой (увеличенный «источник»), выращенных в оптимальных агрономических условиях, уменьшить отрицательную корреляцию между количеством зерен и массой зерен.

    Таким образом, наши результаты показывают, что VRN1 , FUL2 и FUL3 играют избыточную и важную роль в развитии колосков, подавлении нижнего гребня листа и детерминации колоса, и что мутации в VRN1 и FUL2 могут использоваться для увеличения количества колосков на колосе, что является важным компонентом урожая зерна.Эти результаты показывают, что лучшее понимание процессов, контролирующих развитие травяных цветов и соцветий, может способствовать повышению продуктивности группы видов, которые имеют решающее значение для глобального продовольственного снабжения.

    Мутагенизированная этилметансульфонатом (EMS) популяция тетраплоидного сорта пшеницы Kronos была сначала проверена на мутации с использованием анализов Cel I (Uauy et al., 2009), а затем с помощью поиска BLAST в базе данных секвенированных мутаций для той же популяции (Красилева и др., 2017). Мы идентифицировали мутации потери функции в гомологах генома A и B FUL2 и FUL3 , которые были подтверждены с использованием геном-специфичных праймеров, описанных в таблице S1. Одногеномные мутанты дважды или трижды подвергали обратному скрещиванию до нулевого Kronos vrn2- для уменьшения фоновых мутаций. Kronos дикого типа несет функциональный репрессор цветения VERNALIZATION 2 ( VRN2 ), который приводит к чрезвычайно позднему цветению в присутствии нулевой мутации vrn1- (Chen and Dubcovsky, 2012).Чтобы избежать этой проблемы, все мутанты, описанные в этом исследовании, были разработаны на нулевом фоне Kronos vrn2- (Distelfeld et al., 2009b), если не указано иное.

    Для FUL-A2 мы выбрали линию T4-837 (далее ful-A2 ), которая имеет мутацию в донорном сайте сплайсинга пятого интрона. ОТ-ПЦР и анализ секвенирования транскриптов ful-A2 выявили две неправильные формы сплайсинга.Наиболее распространенная форма пропустила пятый экзон, что привело к делеции 14 аминокислот в середине K-бокса (Δ144-157). В другой альтернативной форме сплайсинга удержание и трансляция пятого интрона генерировали преждевременный стоп-кодон, который разрушал K-бокс и удалял весь C-конец (фиг. S2A). Для FUL-B2 мы выбрали линию T4-2911, которая несет изменение C-to-T в нуклеотиде 484 (далее ful-B2 ). Мутация ful-B2 генерирует преждевременный стоп-кодон в положении 162 (Q162 *), который удаляет последние 13 аминокислот K-бокса и весь C-конец (рис.S2A).

    Для FUL-A3 мы выбрали линию T4-2375, несущую мутацию G-to-A в акцепторном сайте сплайсинга третьего интрона. Секвенирование транскриптов ful-A3 показало, что эта мутация генерирует новый акцепторный сайт сплайсинга, который сдвигает рамку считывания на один нуклеотид. Альтернативная трансляция генерировала преждевременный стоп-кодон, который усекал 72% K-бокса и весь C-конец (рис.S2B). Для FUL-B3 мы выбрали линию T4-2139, которая несет мутацию C-to-T в положении нуклеотида 394, которая генерирует преждевременный стоп-кодон в положении аминокислоты 132 (Q132 *). Эта преждевременная остановка удалила половину K-бокса и весь C-конец (рис. S2B). Учитывая критическую роль K-домена во взаимодействиях белок-белок и C-концевого домена в активации транскрипции, ожидается, что эти выбранные мутации нарушат нормальную функцию белков FUL2 и FUL3.

    Мутанты A и B генома для каждого гена были скрещены для получения двойных мутантов, которые для простоты в дальнейшем называются нулевыми мутантами. ful2 -null и ful3- null были скрещены с нулевым мутантом vrn1vrn2- ( vrn-A1- null T4-2268 / vrn-B1 T4-2619 / vrn2- null) ( vrn2- null) Chen and Dubcovsky, 2012), чтобы сгенерировать vrn1ful2 -null и vrn1ful3 -null, которые, наконец, были скрещены для генерации vrn1ful2ful3 -null (все на нулевом фоне vrn2- ).Мутанты vrn1ful2 -null и vrn1ful2ful3 -null были стерильными, поэтому их поддерживали и скрещивали, сохраняя мутацию ful-B2 в гетерозиготном состоянии. Одиночные мутанты доступны как часть общедоступных секвенированных популяций TILLING (Красилева и др., 2017), а комбинации мутантов доступны по запросу.

    трансгенных растений Kronos, сверхэкспрессирующих кодирующих областей FUL2 и FUL3 , были созданы в центре по трансформации Калифорнийского университета в Дэвисе с использованием трансформации, опосредованной Agrobacterium .Кодирующие области этих двух генов были клонированы из Kronos в бинарный вектор pLC41 (Japan Tobacco, Tokyo, Japan) ниже промотора кукурузы UBIQUITIN . C-концевой тег 3 × HA был добавлен к FUL2, а C-концевой тег 4 × MYC был добавлен к FUL3. Мутантные и трансгенные растения пшеницы выращивали в камерах PGR15 CONVIRON в условиях LD (16 ч света / 8 ч темноты, интенсивность света ∼330 мкм м -2 с -1 ) при 22 ° C в течение дня и 18 ° C в течение ночь.

    Чтобы изучить влияние Ubi :: FUL2 на различную генетическую основу, мы скрестили Kronos Ubi :: FUL2 с Kronos- vrn1vrn2 -null и проанализировали влияние трех генов в потомстве F 2 под тепличные условия.Полевой эксперимент по сравнению ful2 -null и его контрольной линией был проведен на полевой станции Калифорнийского университета в Дэвисе в течение вегетационного периода 2017-2018 гг. (Посев 12.01.2017, сбор урожая 25.06.2018). Однометровые ряды (30 зерен в ряду) использовались в качестве экспериментальных единиц, и эксперимент был организован в виде рандомизированного полного блочного дизайна с восемью блоками. В течение вегетационного периода растения получали 200 единиц азота в виде сульфата аммония, три полива, одно применение широколистных гербицидов (2,4D и Buctril, Bayer Corporation) и попеременное применение фунгицидов Quadris и Tilt (Syngenta) каждые 2 недели.

    Чтобы определить эффект мутаций сайта сплайсинга в ful-A2 и ful-B3 , мы экстрагировали общую РНК из образцов листьев с помощью набора Spectrum Plant Total RNA. кДНК синтезировали из 2 мкг РНК с использованием набора для обратной транскрипции High Capacity Reverse Transcription Kit в соответствии с инструкциями производителя и использовали в качестве матрицы для ОТ-ПЦР. Для ful-A2 мы использовали праймеры FUL2-837-F (5′-CCATACAAAAATGTCACAAGC-3 ‘) и FUL2-837-R (5′-TTCTGC CTCTCCACCAGTT-3’) для ОТ-ПЦР.Эти праймеры, которые не являются геном-специфичными, амплифицировали три фрагмента длиной 303, 220 и 178 пар оснований. Мы очистили эти фрагменты на геле, клонировали их в вектор pGEM-T (Promega) и секвенировали их. Фрагмент 220 п.н. был от аллеля FUL-B2 дикого типа, тогда как два других фрагмента соответствовали двум альтернативным формам сплайсинга ful-A2 , которые либо сохраняли пятый интрон (303 п.н.), либо пропускали пятый экзон ( 178 п.н.).

    Для мутанта ful-B3 мы провели ОТ-ПЦР с использованием праймеров FUL3-2375-F (5′-ATGGATGTGATTCTTGAAC-3 ‘) и FUL3-2375-R (5′-TGTCCTGCAGAAGCACCTCGTAGAGA-3’).Анализ секвенирования продуктов ПЦР показал, что мутация G-to-A генерировала новый акцепторный сайт сплайсинга с соседним G, который сдвигал рамку считывания на один нуклеотид после 333 пар оснований и генерировал преждевременный стоп-кодон.

    Апексов на разных стадиях развития были препарированы и зафиксированы в течение минимум 24 часов в FAA [50% этанол, 5% (об. / Об.) Уксусная кислота, 3,7% (об. / Об.) Формальдегид], а затем обезвожены в этаноле. серии к абсолютному этанолу.Образцы сушили до критической точки в жидком CO 2 (сушилка для критических точек tousimis 931 Series), устанавливали на алюминиевые штыри, покрывали распылением золотом (система покрытия Bio-Rad SEM, модель E5100) и исследовали с помощью сканера Philips XL30. электронный микроскоп на 5 кВ. Изображения были записаны при медленном сканировании 3 для высокого разрешения и сохранены в виде файлов TIFF.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *