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    生物技術前沿一周縱覽(2017年5月19日)

    2017-05-19 11:35 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     生物技術前沿一周縱覽(2017519日)


    水稻油菜素甾醇信號調控的新機制

     

    油菜素甾醇(BR)是一類重要的植物激素,和作物的株型、產量、抗性等重要農藝性狀密切相關。研究人員通過對水稻突變群體中葉傾角異常材料的篩選,鑒定了一個葉傾角增大、分蘗增多、株高降低的材料,遺傳分析發現其表型是由于一個水稻特異的類受體蛋白ELT1的表達增多并增強了BR信號所致。ELT1雖然具有蛋白激酶區域,但其缺乏激酶活性,是一個非典型的類受體蛋白。進一步的分析表明ELT1直接與BRI1相互作用,通過互作抑制了BRI1的泛素化及其介導的內吞,導致BRI1的積累及增強的BR信號。結果鑒定了一個新的類受體蛋白并闡明了其調控水稻生長發育的機制,不僅有助于闡釋單子葉植物中油菜素甾醇的信號調控機制,也為作物改良提供了重要線索,同時也揭示了非典型類受體蛋白參與調控膜蛋白內吞并介導相關信號的新機制。(Cell Research

     

     

    隱花色素磷酸化分子機制

     

    隱花色素CRY2是植物藍光受體之一,在植物生長發育與開花調控等方面發揮著重要作用;其信號轉導機制已在植物中被廣泛報道。最新研究在此基礎上,發現了隱花色素CRY2的蛋白激酶PPKs,并證明了PPKsCRY2的磷酸化特異性地依賴于藍光。通過質譜分析,鑒定出PPKs磷酸化CRY2的磷酸化位點,而這些位點與植物體內CRY2的磷酸化位點基本一致,揭示了PPKsCRY2的主要蛋白激酶。此外,植物體中PPKs蛋白的缺失會顯著影響CRY2蛋白的磷酸化程度和穩定性,最終影響CRY2蛋白的生理功能導致擬南芥植株開花時間變晚。(Nature

     

     

    成功克隆與解析小麥太谷核不育基因

     

    太谷核不育小麥是由單顯性核基因控制的自然突變體,特點是雄性敗育穩定徹底,不受環境條件影響,異交結實率高,是進行小麥輪回選擇的理想材料。研究人員用正常株高的太谷核不育材料與多樣性高的人工合成小麥Am3雜交,配制分離群體,解決了重組問題與多樣性低的問題。并繪制了小麥D基因組的框架圖(Nature, 2013),使得小麥太谷核不育基因克隆的速度得以大幅度提升,最終成功地克隆了Ms2基因。通過雜交構建了矮稈基因和太谷核不育基因緊密連鎖的矮敗小麥,大大提高了小麥育種效率。(Nature Communications

     

     

    揭示茉莉酸信號通路中轉錄因子調控新機制

     

    茉莉酸是重要的植物激素,在幫助植物抵抗外源環境壓力以及調控植物自身的生長發育方面起著至關重要的作用。該信號通路中的核心轉錄因子是一類屬于bHLH家族的蛋白,包括MYC2,MYC3等,一直以來都認為該信號通路中轉錄因子的調控能力主要和其自身在植物中的表達量相關,其結構細節及聚集狀態從未被研究過。研究人員通過結構生物學手段,解析了MYC2蛋白的bHLH結構域和DNA的復合體晶體結構,一方面揭示了MYC2以四聚化方式結合G-box DNA,另一方面,結合各種生化及生物物理方法,發現MYC2MYC3的蛋白序列雖然非常相似,但是MYC2形成四聚體而MYC3卻以二聚體形式存在,進而發現四聚化能夠極大的增加MYC2DNA的結合能力以及激活基因表達的能力,還進一步證明了四聚化的MYC2可以介導DNA looping的形成。(Cell Reports


     

    水稻中胚軸和胚芽鞘調控機制

     

    水稻是重要的糧食作物,其幼苗主要由根、中胚軸、胚芽鞘以及真葉組成。研究人員通過對一個高腰兒突變體gaoyao1 (gy1)的遺傳分析,鑒定了調控中胚軸和胚芽鞘伸長的基因。進一步在自然群體中鑒定了該基因的優異等位變異GY1376T。研究表明,GY1是一個定位于葉綠體的磷脂酶A1蛋白,作用于茉莉酸生物合成的第一步。它通過促進茉莉酸的合成從而抑制中胚軸和胚芽鞘的伸長。功能研究和遺傳分析表明,OsEIN2OsEIL2介導的乙烯信號通路通過抑制GY1及其它茉莉酸合成途徑基因的表達來下調茉莉酸的含量,促進了細胞的伸長,進而調控了水稻中胚軸和胚芽鞘的長度。深入分析了GY1基因在3000份水稻基因組中的變異情況,發現了不同于gy1突變位點的優異等位變異GY1376T。GY1376T的存在與長中胚軸密切相關(如圖)。生化分析表明,GY1376T具有低于對照GY1但高于突變體gy1蛋白的磷脂酶A活性。將對照品種日本晴的GY1376G轉化到具有長中胚軸和長胚芽鞘的Kasalath品種(含有等位變異GY1376T)中,可促進茉莉酸合成,抑制中胚軸和胚芽鞘伸長。這項研究揭示了水稻種子萌發出土過程中,乙烯通過抑制茉莉酸合成從而促進中胚軸和胚芽鞘伸長的新穎機制。 (Plant Cell)

     

     

    植物-環境互作信號分子MYB29研究取得進展

     

    植物通過不同的相互作用的信號轉導途徑感知和整合來自環境的各種激素和信號分子。細胞核編碼的線粒體交替氧化酶(Alterative oxidase1a,aox1a)作為一個模式系統已經被用于研究線粒體和細胞核之間的逆行或壓力信號(Retrograde signaling)。研究人員鑒定了具MYB結構域蛋白AtMYB29,作為交替氧化酶基因的負調節因子(Regulator of alterative oxidase1a 7, [rao7] mutant)。在抗霉素AAntimycin A)誘導下,rao7/myb29突變體與野生型比較具有更高的AOX1a表達與蛋白水平;多種與線粒體壓力有關的基因表現為增強的轉錄豐度,表明RAO7/MYB29具有負向調控線粒體壓力響應的作用。激素應答標記基因的Meta-分析和下游轉錄因子網絡的鑒定揭示了MYB29具有復雜的相互調控網絡,包括乙烯、茉莉酸、水楊酸、活性氧信號等各種乙烯響應因子和WRKY轉錄因子。盡管rao7/myb29增強線粒體壓力響應基因的誘導,但是,在中度光與干旱作用下,它的突變體表現比較敏感,這些結果揭示了線粒體逆行信號和葡萄糖苷合成調節之間的相互作用。這種共同的調節者可以解釋為什么線粒體功能擾動導致轉錄響應與生物脅迫響應的重疊。(Plant Physiology

     

     

    溫度調控植物生長發育與免疫反應間動態平衡機制

     

    植物的生長發育與免疫反應都是耗能的過程,二者間存在動態的平衡。研究發現,擬南芥ZED1HopZ-ETI-De?cient 1)顯性負突變(zed1-D)能夠造成植物高溫下免疫反應自激活和生長發育受阻。部分ZRKsZED1-related Kinases)家族成員與ZED1受高溫誘導表達,在功能上存在冗余性。進一步研究發現,zed1-D的生長發育缺陷及抗病激活表型依賴于其互作蛋白ZAR1HOPZ-Activated Resistance 1),而抗性蛋白SNC1Suppressor of NPR1-1 Constitutive 1)則位于ZED1/ZAR1信號下游,其基因表達受ZRKs抑制。zed1-D是目前報道的首個高溫敏感的免疫自激活突變體。(New Phytologist

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