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    生物技術前沿一周縱覽(2017年7月28日)

    2017-07-28 15:08 | 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(2017728日)

    植物光信號轉導及泛素連接酶激活新機制

     

    光提供植物生長所需的能量,作為核心環境信號因子調控著植物各個階段的生長發育。研究團隊鑒定到促進PIF3降解的一組新的E3泛素連接酶SCFEBF1/2, SCFEBF1/2正調控光形態建成。該研究發現,暗中生長的植物見光過程中,SCFEBF1/2可以通過泛素化PIF3促進其快速降解,該調控過程依賴于被光激活的光敏色素誘導的PIF3的磷酸化。SCFEBF1/2最早是作為乙烯途徑核心轉錄因子EIN3E3泛素連接酶被鑒定出來的,在植物見光過程中,此前研究表明SCFEBF1/2可以通過促進EIN3降解來抑制乙烯信號進而促進光形態建成,本研究發現SCFEBF1/2可以促進代表性的光形態建成抑制因子PIF3的泛素化與降解,充分證明了SCFEBF1/2是植物中促進光形態建成的核心E3泛素連接酶,它可通過多方面整合光與乙烯信號來調控植物的發育。(Current Biology)

     

     

    茉莉酸調控植物免疫的轉錄重編程機理

     

    茉莉酸是來源于不飽和脂肪酸的植物免疫激素,其生物合成途徑和化學結構與高等動物中的免疫激素前列腺素有極高的類似性。研究發現茉莉酸信號通路的核心轉錄因子MYC2通過正向調控機械損傷相關基因及病程相關基因等與抗病抗蟲密切相關的基因的表達,實現植物對病蟲侵害的有效防御。利用染色質免疫共沉淀-測序(ChIP-Seq)與全基因組表達譜-測序(RNA-Seq)相結合的手段,在番茄全基因組范圍內確定了一系列MYC2直接結合的靶標基因。同時研究組發現MYC2直接結合的靶標基因中富含轉錄因子基因,表明MYC2是茉莉酸信號通路中高層級的轉錄調控元件。進一步研究表明,MYC2與其直接結合的次級轉錄因子形成一系列的轉錄級聯調控模塊(transcription module)。這些轉錄級聯調控模塊在免疫轉錄重編程的激活和級聯放大中起至關重要的作用。(The Plant Cell

     

     
    菟絲子在不同寄主間傳遞系統性信號

     

    寄生是一種比較常見的互作關系。自然界中,菟絲子常常能夠同時寄生在多個鄰近的寄主上,從而將不同的寄主連接起來。研究人員創新性地提出了“菟絲子及其連接的不同寄主形成微群落”這一嶄新概念,并且發現在這種微群落中,菟絲子能在不同寄主植物間傳遞有生態學效應的抗蟲系統性信號。研究人員利用菟絲子將不同寄主植物進行了連接,當對其中一株寄主植物做昆蟲取食處理后發現,被取食葉片產生了某種系統性抗蟲信號,這些信號能夠被運輸到被處理植物的其它部分并誘導抗蟲響應;更重要的是,系統性信號能夠通過菟絲子傳遞到微群落中的其它寄主植物,從而誘導轉錄組和代謝物響應并提高其抗蟲性。該系統性抗蟲信號在不同物種間非常保守,甚至可以在不同科的寄主植物間傳遞并誘導抗蟲性,而且茉莉酸(jasmonic acid)在此系統性信號的產生或傳遞過程中扮演著重要的角色。他們的研究還指出,菟絲子傳導的抗蟲系統性信號產生和傳播速度非??欤ù蠹s1cm/分鐘),而且還可以遠距離傳遞(超過100cm)。(PNAS

     

     

    植物葉片溫度研究獲新進展

     

    隨著全球變暖,植物的熱適應成為人們關注的熱點之一。研究人員以種植在相同環境下的20種元江干熱河谷冠層優勢植物和18種熱帶雨林冠層優勢植物為研究對象,利用紅外熱像儀對植物葉片的溫度進行研究,并摸索出了“三溫法”(葉片溫度-無蒸騰葉片溫度-參考葉片溫度),成功對葉片物理溫度效應和蒸騰溫度效應進行了原位測量和分離。研究發現,相同環境下,元江干熱河谷地區的植物葉片溫度普遍低于熱帶雨林植物;干熱河谷地區的植物葉片較小,反射率較高,吸收率較小,總的物理降溫效果優于熱帶雨林植物。水分缺乏的時候,物理降溫在一定程度上緩解了高溫對葉片的脅迫;另一方面,干熱河谷地區的植物蒸騰速率普遍高于熱帶雨林植物,蒸騰降溫較熱帶雨林植物高,在葉片解剖結構上也表現出更大的葉脈密度和氣孔面積指數(氣孔長度×氣孔數量)。即使在雨季,元江干熱河谷地區的溫度也可能超過40°C,高效的蒸騰降溫保證了光合作用的順利進行,使這些植物以更高的光合速率盡可能多地合成干物質以彌補生長季較短的不足。(Functional Ecology 

     

     

    平衡施肥均質化稻田土壤微生物群落結構

     

    施肥是作物產量和農田土壤地力可持續的保障。研究人員研究了三種施肥方式(不施肥Control、平衡施用化肥NPK和秸稈還田OM)對我國亞熱帶6個水稻土細菌群落空間分異格局的影響。距離衰減模型顯示,水稻土微生物群落的空間分異格局受到歷史因素,如地域隔離的控制;但是相對于Control處理,NPKOM處理降低了群落結構的空間周轉速率,即增加了區域微生物群落結構的相似性。人類當代活動的干預降低了歷史因素對農田土壤微生物群落空間分異格局的影響,增加了農田土壤微生物群落結構的穩定性。(Soil Biology & Biochemistry

     

     

    發現多能性獲得中細胞器重塑的亞細胞水平事件

     

    細胞由具有豐富膜結構的細胞器構成,而多能干細胞在命運轉變中細胞器之間如何相濡以“膜”,一直不清楚。研究人員以Yamanaka三因子“SKOSox2, Klf4, Oct4)”誘導的體細胞重編程模型,發現線粒體外膜受體BNIP3L在重編程的早期(第5-7天)發生瞬時的高表達,這一受體使線粒體被自噬體識別,吞噬,然后與溶酶體融合降解。這一過程不要依賴于線粒體電勢的降低,暨單個線粒體被降解的命運抉擇不依賴其功能良好或喪失,而依賴于外膜受體BNIP3L。進一步的研究表明,內涵體相關蛋白RAB5參與到了SKO重編程中線粒體發生自噬的膜結構mitophagosome的形成。(Autophagy

     

    CRISPR/Cas9打靶猴子基因,制造人類疾病的靈長動物模型

     

    自閉癥譜系障礙(autism spectrum disorders, ASD)兒童表現出社交障礙,刻板重復行為和興趣狹隘等行為學特征。SHANK3基因突變在ASD病人中出現頻率最高,是目前國際上公認的幾個ASD高發致病基因之一。研究人員使用CRISPR/Cas9編輯技術在食蟹猴胚胎中打靶SHANK3基因,制備基因突變猴后代,最終獲得了三只帶有SHANK3基因突變的食蟹猴后代。SHANK3完全缺失導致一些突觸后電子致密區蛋白如GluN2B, PSD95mGluR5顯著下調,以及Homer1b/c的異常亞細胞定位。在負責高級認知功能和社交行為的大腦前額葉區域,他們發現突變猴的成熟神經元數目顯著降低,而星形膠質細胞顯著增加。突變猴的前額葉皮層神經元的樹突棘密度也顯著降低。由于SHANK3缺失的小鼠模型未表現出上述病理變化,這些結果表明SHANK3特異性調控靈長類胚胎大腦發育。(Cell Research

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