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    生物技術前沿一周縱覽(2016年4月29日)

    2016-04-29 09:05 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     著絲粒在小麥遠緣雜交中具有重要作用

     
    著絲粒通常包含串聯重復序列,但是著絲粒的功能并不一定取決于這些序列。研究人員在小麥非整倍體(Triticum aestivum)及小麥野生雜種的后代中,確定了在小麥著絲粒還原轉座子(CRW)含量上有著顯著數量變化的功能性著絲粒。在一些小麥端二體(ditelosomic)品系和來自野生雜種的其他品系中,CRW信號大大減少或基本上缺失。在這些品系中,CRW序列的總缺失(而不是CENH3的存在),表明著絲粒被從頭形成。此外,已確定的DNA序列的轉錄本,在新的著絲粒上是顯著增加的,從而表明相應序列的轉錄本可能與著絲粒從頭形成有關。研究人員在wheat-Th. Elongatum雜種株系中觀察到,穩定的異源染色體具有兩到三個包含CRW序列的區域,這是由著絲粒斷裂誘導的,但只有一個是功能性的著絲粒。在小麥-黑麥(Secale cereale)雜種中,黑麥著絲粒特異性序列沿著染色體臂傳播,并可能引起了著絲粒擴張。通過染色體重排在著絲粒序列中頻繁而顯著的定量變化,在小麥遠緣雜交中已經有過系統地描述,這可能影響外源染色體在雜種中的保留或者缺失。因此,著絲粒在遠緣雜交中的行為,可能在生物多樣性的產生過程中,有著重要的影響,這最終對物種形成有一定的影響。(PLoS Genetics
     
     
    楊樹PTCYP714A3基因異位表達可提高轉基因水稻抗鹽性
     
    在擬南芥和水稻中,細胞色素P450(CYP)714蛋白家族代表了一組獨特的CYP單加氧酶,通過赤霉素鈍化作用作為植物發育中芽特定的調節因子。研究人員發現PtCYP714A3在楊樹形成層-韌皮部組織中高度表達,并發現其受到鹽脅迫的誘導。PtCYP714A3在水稻中異位表達導致形成半矮稈表型,分蘗增加,種子變小。顯著表達PtCYP714A3的轉基因株系中GA的積累水平低于野生型(WT)植物,在轉基因植物中一些GA生物合成基因受到顯著抑制。在鹽脅迫條件下,轉基因水稻的耐鹽性能增強,在芽和根組織中保持更多的鈉。這些結果表明PtCYP714A3在芽應對鹽毒性反應中發揮重要作用,為耐鹽作物的基因工程提供了依據。(Plant Biotechnology Journal
     
     
    與水稻延遲抽穗期相關基因發現
     
    擬南芥B-box蛋白(BBX)參與植株生長和發育。然而,人們對于BBX在水稻中的作用知道很少。研究人員研究了由BBX14基因(OsBBX14)編碼的水稻BBX蛋白。發現OsBBX14蛋白在旗葉中高度表達,在光周期條件下顯示出了晝夜節律。過表達OsBBX14基因的株系在長日照和短日照條件下表現出抽穗期延遲,OsBBX14基因RNAi敲除的植株相對于野生型植株有類似的抽穗期。進一步分析表明,在長日照和短日照條件下成花素基因Hd3a和 RFT1在過表達的植物中表達下調,導致抽穗期延遲。然而,OsBBX14基因在長日照和短日照條件下調節抽穗期的機制是不同的。(Plant Science
     
     
    過表達kn1基因提高柑橘品種的轉化效率
     
    玉米kn1基因編碼一個參與植物分生組織建立和維護的轉錄因子蛋白。該基因也被用于在煙草和其他作物中提高芽再生和轉化效率??茖W家研究了6個基因型柑橘中kn1基因對遺傳轉化效率的影響。與對照載體相比,kn1基因的表達使轉化效率提高了15倍,相比于報道的這些柑橘基因型的最高轉化效率提高了11倍。研究證實T-DNA能夠穩定地整合到柑橘基因組中。過表達kn1的大多數柑橘植物在幼苗階段的生長和發育正常,與野生型植物相似。研究人員測試了6個基因型的柑橘,包括一個難以轉化的品種,結果表明kn1基因為提高不同柑橘品種遺傳轉化效率提供了一種有效的分子工具。(Plant Cell, Tissue and Organ Culture
     
     
    植物光調控發育的關鍵機制解析
     
    植物各個器官能對環境信號做出差異性的應答,以適應不斷變化的環境條件。光是決定植物發育的關鍵環境因素。當擬南芥幼苗從土壤里長出的時候,光在去黃化過程中誘導子葉張開和抑制胚軸伸長。這種差異性調控對于植物的生存至關重要,但人們至今還不清楚其中的具體機制。研究人員對擬南芥子葉和胚軸進行了器官特異性轉錄組分析,鑒定了受到光調控的32個SAUR(Small Auxin Up RNAs)基因,并將這些SAUR命名為lirSAUR。研究顯示,光通過生長素的水平和光敏色素互作因子(PIF)的穩定性,差異性調控子葉和胚軸中的lirSAUR表達。而lirSAUR進一步介導這兩種器官的差異性生長。(PNAS
     
     
    生長素作用機制研究取得進展
     
    生長素在植物生長發育過程中發揮重要調節作用。其信號傳遞中,Aux/IAA蛋白作為轉錄抑制子被泛素化介導的蛋白酶體途徑降解,盡管研究表明蛋白酶體在該過程中發揮重要作用,但對Aux/IAA蛋白快速降解的精細調控機制目前仍不清楚。研究人員發現與動物蛋白酶體活性調控蛋白PI31同源的植物蛋白PTRE1在此過程中發揮了重要作用。功能缺失的ptre1突變體呈現生長素信號減弱的表型,生長素抑制的蛋白酶體活性在突變體中減弱,且突變體中Aux/IAA蛋白的降解發生了改變。進一步的研究表明,生長素可能通過改變PTRE1蛋白的亞細胞定位進而抑制蛋白酶體活性并調控Aux/IAA的降解,與生長素受體TIR1共同精確調控Aux/IAA蛋白的平衡及生長素信號。由于蛋白酶體通過降解蛋白參與了多種激素作用和植物對逆境的響應,該研究不但初步揭示了生長素對蛋白酶體活性的調控,也為進一步解析生長素和植物激素作用機制提供了新線索。(Nature Communications
     
     
    揭示植物受精的未知受體和機制
     
    早先研究發現,一個位于卵細胞旁的助細胞可產生LUREs分子可引導蝴蝶草屬植物的花粉管。后在擬南芥中發現了相似的LURE多肽?;ǚ酃鼙挥膳咧樯傻腖URE多肽引導,導致受精。最新研究中,首次發現一個關鍵激酶受體PRK6,在開花植物的花粉管內負責使花粉管準確到達卵細胞,以成功受精,而不迷失方向。生物學家在模式植物擬南芥花粉管頂端發現了PRK6。他們還發現,這種受體可與多種具有相似結構的受體共同起作用,以精確地檢測從雌蕊發出的信號。通過接受從雌蕊發出的各種信號,該激酶受體可使花粉管能夠生長到雌蕊內的一個位置,在那里它們可以檢測到LURE。隨后,花粉管被引導到達卵細胞,并傳遞它們的精子用于受精。 (Nature)
     
     
    發現植物朊病毒與植物記憶相關
     
    朊病毒又稱蛋白質侵染因子,是一類能侵染動物并在宿主細胞內復制的小分子無免疫性疏水蛋白質。通常認為朊病毒存在與動物和細菌中,然而一項新研究指出草類植物可以結合、吸收和輸送具有傳染性的朊病毒。近期,研究人員發現一種植物蛋白在插入到酵母中后,其功能就會變得像是朊病毒一樣。研究人員推測,這種錯誤折疊的蛋白可能可以解釋植物如何存儲和傳遞記憶的。研究人員利用一種專門用于分析酵母朊病毒樣蛋白質域的算法,篩選了擬南芥的整套蛋白質的序列。從中識別出了474個候選蛋白,最終篩選到3種涉及開花相關基因表達的蛋白,其中,Luminidependens (LD)滿足了一種朊病毒的定義標準。當移植到酵母朊病毒Sup35的時候,LD朊病毒域取代了這種酵母朊病毒域的功能,這表明LD可能是一種真正的朊病毒,而且很可能是首次發現來自植物的朊病毒。研究人員表示,植物區分冬季和非季節性寒潮的能力可能與諸如LD等蛋白有關,這類蛋白質可能幫助觸發或調控了與春化和開花有關的表觀遺傳學變化。這項研究或首次在植物中發現了朊病毒樣蛋白。(PNAS
     
     

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