果莢開(kāi)裂并釋放種子，是植物繁衍后代的重要途徑。模式植物擬南芥果莢的開(kāi)裂與傳統(tǒng)油料作物具有相似的調(diào)控機(jī)制。研究者對(duì)擬南芥果莢開(kāi)裂機(jī)理進(jìn)行了系列研究。
（1）植物果莢開(kāi)裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁在
纖維素酶、果膠酶
纖維素酶、果膠酶
等酶的作用下被降解，導(dǎo)致果莢開(kāi)裂。野生型擬南芥果莢成熟后會(huì)完全開(kāi)裂，以便種子傳播。
（2）研究者通過(guò)篩選擬南芥T-DNA插入突變體庫(kù)，獲得兩個(gè)果莢不開(kāi)裂的突變體甲和乙。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)突變體甲的M酶活性喪失，推測(cè)編碼M酶的M基因由于插入T-DNA，突變?yōu)閙基因。研究者利用不同的引物對(duì)，分別進(jìn)行PCR，檢測(cè)野生型擬南芥及突變體甲的基因型，結(jié)果如圖1所示，驗(yàn)證了上述推測(cè)。在圖2中標(biāo)出引物1、2的位置及方向。
（3）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)突變體乙的E酶活性喪失。另有一突變體丙的果莢開(kāi)裂程度介于不開(kāi)裂與完全開(kāi)裂之間（中等開(kāi)裂）。突變體乙、丙的果莢開(kāi)裂程度分別由E/e、A/a基因控制。將上述突變體進(jìn)行雜交，后代表型及比例如表所示。
| 雜交組合 |
F1表現(xiàn)型 |
F2表現(xiàn)型及比例 |
| 乙×丙 |
完全開(kāi)裂 |
完全開(kāi)裂：中等開(kāi)裂：不開(kāi)裂=9：3：4 |
| 甲×丙 |
完全開(kāi)裂 |
完全開(kāi)裂：中等開(kāi)裂：不開(kāi)裂=2：1：1 |
圖3為甲與丙雜交所得F
1的部分染色體示意圖，基因M、m的位置已標(biāo)出，在圖3中標(biāo)出基因E/e、A/a可能的位置
。據(jù)上述信息，預(yù)測(cè)甲與乙雜交所得F
1的表現(xiàn)型及比例為
全部子代果莢完全開(kāi)裂
全部子代果莢完全開(kāi)裂
，F(xiàn)
1自交所得F
2的表現(xiàn)型及比例為
完全開(kāi)裂：不開(kāi)裂=9：7
完全開(kāi)裂：不開(kāi)裂=9：7
。
（4）突變體丙體內(nèi)的A蛋白缺失。為確定A蛋白的功能，研究者檢測(cè)了野生型及突變體丙體內(nèi)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄量，結(jié)果如圖4所示。
根據(jù)圖4數(shù)據(jù)推測(cè)A蛋白的功能是
促進(jìn)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄
促進(jìn)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄
，突變體丙果莢開(kāi)裂程度下降的原因是
突變體丙體內(nèi)E酶及M酶的數(shù)量減少，導(dǎo)致果莢開(kāi)裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁降解不完全，開(kāi)裂程度下降
突變體丙體內(nèi)E酶及M酶的數(shù)量減少，導(dǎo)致果莢開(kāi)裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁降解不完全，開(kāi)裂程度下降
。
（5）一些油料作物如油菜，若果莢過(guò)早開(kāi)裂，會(huì)降低種子收獲產(chǎn)量，從而影響經(jīng)濟(jì)收入。預(yù)測(cè)本研究成果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用
將擬南芥的研究成果轉(zhuǎn)化到油菜的培育中，精準(zhǔn)調(diào)控油菜果莢的開(kāi)裂程度，實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益
將擬南芥的研究成果轉(zhuǎn)化到油菜的培育中，精準(zhǔn)調(diào)控油菜果莢的開(kāi)裂程度，實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益
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