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    生物技術前沿一周縱覽(2016年9月2日)

    2016-09-02 14:59 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     發現水稻精細調控干旱應答新機制

     
    脫落酸(ABA)作為一種逆境響應激素,在植物與逆境抗爭中起到了舉足輕重的作用。已發現兩個同源的轉錄調控因子(OsbZIP23和OsbZIP46)在促進ABA信號傳導和抗旱性方面有重要功能。進一步的研究揭示了水稻干旱應答的一個精巧的調控模式:在遭遇干旱脅迫時,水稻大量誘導并激活正調控因子OsbZIP46,促進干旱應答;在干旱脅迫末期以及恢復期,負調控因子MODD的表達量增加并雙重抑制OsbZIP46的活性和穩定性,從而減弱或消除干旱應答并將其控制在合理程度,以實現干旱應答與其他生理進程的平衡。該研究揭示了水稻通過精細調控正負調節因子之間的拮抗作用,來實現高效合理的干旱應答的新機制,為后續水稻抗旱遺傳改良提供了新思路。(Plant Cell
     
     
    SAPK9基因可改善水稻抗旱性和產量
     
    植物蔗糖非發酵-1相關激酶2(SnRK2)家族是脫落酸依賴和非依賴信號通路的核心,也參與調節植物非生物逆境。研究人員最近表征了水稻的一種SnRK2家族基因SAPK9。分析揭示SAPK9在抗旱水稻中表達更高,生殖期比營養期表達更高。最高表達量發現于葉片中,受到干旱脅迫和ABA處理時,基因發生上調。野稻來源的SAPK9在干旱敏感的秈稻中過表達,比野生品種的抗旱性提高。研究表明SAPK9是水稻ABA-介導的脅迫信號通路的正向調節子。過表達品系產量提高等相關性狀是過表達品系花粉高受精率的結果。SAPK9基因在開發抗旱和高產作物上具有廣闊前景。(BMC Plant Biology
     
     
    發現大麥氣孔性狀和產量共同的數量性狀位點
     
    氣孔是葉片表皮特異細胞組成的用于促進CO2攝取和水分蒸騰的器官。目前已知的控制氣孔大小的機制是用于維持高水平光合作用的??蒲腥藛T最新開發了基因突變體小麥并進行了在溫室和大田種植植株控制氣孔的數量性狀位點(QTL)的分析。研究材料為澳大利亞大麥RAC875品系和Kukri品系的雜交品種。相對于Kukri品系,抗旱的RAC875品系氣孔更少,而且這兩個品系其中的密度和大小也有所不同。分析顯示氣孔大小和密度呈負相關性,這表明其之間存在補償效應。在染色體1A、1B、2B和7A上對控制氣孔特性的數量性狀位點的分析結果顯示,這些位點中的一些染色體7A上的位點同樣與穗的顆粒數和產量有關。這提示氣孔性狀的操作是一個潛在的增加大麥產量的方式。(BMC Plant Biology
     
     
    植物耐鹽堿的機制
     
    科學家們正在研究植物如何調節自身的鹽吸收。鹽包含陽離子鈉和陰離子氯。鹽堿土壤里過高含量的氯對植物發育有毒害作用。但是,植物需要硝酸鹽作為氮的來源,用來制造蛋白質和復制DNA。研究者鑒定了植物細胞中的兩種陰離子通道SLAH1 和SLAH3主要負責調節硝酸鹽和氯的通路。缺失SLAH1或SLAH3的轉基因植物的樹液僅僅含有一半的氯離子,但是硝酸鹽含量保持不變,表明兩個陰離子通道調節氯離子進入葉芽。研究者發現SLAH1不能傳導陰離子,SLAH3主要傳導硝酸鹽。當兩種陰離子通道放在一起,形成一個功能性復合體時,實驗植物中硝酸鹽和氯離子的含量差異發生改變。每次SLAH1進入復合體,SLAH3中的陰離子過濾器將從硝酸鹽切換到氯,反之亦然。研究證實,實驗植物根部接觸的鹽負荷越高,陰離子通道復合體中流失的SLAH1越多。該過程中,氯傳導復合體逐漸發展成硝酸鹽傳導狀態,允許植物保持硝酸鹽吸收作為關鍵的氮來源,不會由于氯離子濃度升高帶來的鹽化作用而造成傷害。(Current Biology
     
     
    超過1000種擬南芥植物的全基因組和表觀基因組發布
     
    擬南芥是一種模式植物,是植物科學界廣受歡迎的研究對象。今天許多植物內部機理的相關知識都是來源于這種普通但遍布全球的草類植物。德國提賓根的普朗克發育生物學研究所Detlef Weigel和奧地利維也納孟德爾分子植物生物學研究所的Magnus Nordborg領導的重大里程碑項目—《1001基因組計劃》,最近完成了全世界收集的1135種擬南芥個體的基因組測序。新研究結果鑒定出6組不同的現代擬南芥植物。絕大多數擬南芥屬于一組,都是冰河時代末期之后進化的,然后快速散播到全世界。其他5組在冰河時代末期之前進化,然后作為孤立的、遺傳差異群體生存下來,分布在加納利和佛得角群島、西西里島、北非和伊比利亞全島。(Cell
     
     
    解析甘藍型油菜抗菌核病的防御相關蛋白
     
    由核盤菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的白霉病,是重要油料作物甘藍型油菜中最嚴重的疾病之一。研究人員對接種過野生型核盤菌1980菌株的油菜葉片、接種過非致病性突變菌株Ep-1PB油菜的葉片以及模擬接種的空白對照的油菜葉片的蛋白質組進行定量分析,其中接種過EP-1PB型菌株和模擬接種的油菜葉片中差異表達的蛋白質有79種,接種過1980型菌株和模擬接種的油菜葉片中差異表達的蛋白質有299種,接種過1980型菌株與接種過EP-1PB型菌株的葉片中差異表達的蛋白質有173種。12種差異表達蛋白相關的基因經qRT-PCR分析驗證。研究發現氧化還原平衡、脂質信號、鈣信號、組蛋白和DNA甲基化介導的轉錄調控和防御相關的蛋白質,如防衛素、防御素樣蛋白和氰酸裂合酶等,有助于防御菌核病。(J. Proteomics
     
     
    建立瞬時表達CRISPR/Cas9的基因組編輯技術體系
     
    基因組編輯技術是最新發展起來的植物基因功能研究及定向育種的重要手段。研究人員通過CRISPR/Cas9 DNA或RNA瞬時表達,對六倍體小麥及四倍體小麥的7個不同基因進行了定點敲除,突變效率為1.0%~9.5%,且在T0代得到了不含外源基因的小麥純合敲除突變體。瞬時表達CRISPR/Cas9的基因組編輯技術體系與常規的基因組編輯技術體系的定向突變效率相似。對突變體植物中32個潛在脫靶位點進行分析,發現通過瞬時表達CRISPR/Cas9 DNA或CRISPR/Cas9 RNA獲得的突變體中均未發生脫靶效應,證明這兩種方法具有更高的特異性。通過瞬時表達CRISPR/Cas9 基因組編輯技術體系獲得的突變能穩定遺傳,純合突變體表現出相應的預期表型。該體系的建立,將會大大提高基因組編輯在植物中的生物安全性并促進基因組編輯在植物中的應用。(Nature Communications
     
     

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