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    生物技術前沿一周縱覽(2017年9月22日)

    2017-09-22 09:52 | 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(2017922日)

    解析大豆灰斑病菌基因組信息

     

    大豆灰斑病是由真菌Cercospora sojina Hara引起的世界性病害,同時也是我國大豆主產區的一個主要病害。研究人員在田間分離了多個致病的生理小種,其中發現的1號生理小種具有很強的致病性。研究人員利用單分子實時測序技術(SMRT)對該菌進行了全基因組測序,結果顯示其全基因組大小為40.8Mb,預測含11665個基因。進一步的生物信息學分析表明,該基因組中有大量的合成次生代謝產物、色素和真菌毒素的基因簇。LC-MS/MS分析也顯示了這些次生代謝類物質在真菌侵染過程中產生,可能與其致病力有關。進一步分析發現,該病菌基因組編碼的細胞壁降解酶的基因與其它真菌相比,數量相對較少。對該菌侵染大豆的過程分析可以看出,其侵染速度相對較慢,且主要通過氣孔和細胞間隙侵入,沒有明顯的附著胞和附著枝等結構。因此,其含有的細胞壁降解酶的數量少可能是其侵染較慢的一個原因。此外,研究還發現該菌基因組編碼了約233個效應蛋白。隨機挑選的50個效應蛋白中,約1/3參與了對大豆的免疫抑制,說明這些效應蛋白對該菌的致病性有重要意義。(DNA Research)

     

                                              

     科學家發現組蛋白密碼“閱讀者”調控植物耐逆分子機制

     

    科研人員從大豆中鑒定出一個特殊的PHD鋅指蛋白——GmPHD6。它屬于PHD中的Alfin亞類,Alfin亞類普遍具有轉錄抑制能力,而GmPHD6例外。該研究發現GmPHD6必須與LHP1(類異染色質蛋白)相互作用,并依賴LHP1的轉錄激活能力,調控下游耐鹽基因的表達。

    PHD鋅指蛋白又被稱為組蛋白密碼的“閱讀者”,因為PHD結構域識別不同修飾的組蛋白H3。GmPHD6識別H3K4me0/1/2,但并不通過PHD結構域,而是通過其N端,這又是其與眾不同之處。此外,GmPHD6N端還能識別下游基因的啟動子。而PHD結構域負責與LHP1的相互作用?;谝陨习l現,研究人員總結出GmPHD6的分子調控模型:H3K4me0/1/2可能與植物逆境調控關聯,它們招募GmPHD6,而GmPHD6招募LHP1形成轉錄調控復合體。復合體通過GmPHD6靶定下游基因,通過LHP1激活下游基因表達,從而提高植物的耐逆能力。(Plant Physiology 

     

     

    研究揭示赤霉素和細胞分裂素相互作用促進小桐子分枝生長分子機理

     

    植物分枝或分蘗的特性決定其株型結構,也與其適應環境能力和種子產量密切相關。研究人員采用比較轉錄組方法,對赤霉素和細胞分裂素相互作用促進小桐子分枝生長的分子機理進行研究。通過對赤霉素(GA3)  (BA) 處理的腋芽轉錄組比較分析,結果顯示,有250個基因受到GA3BA共同調控。其中,共同下調的基因中有一些NAC家族的轉錄因子,包括JcNAC1,JcNAC2,JcNAC3,JcNAC5,JcNAP,JcNAP-like以及JcNAC047;qPCR分析結果顯示,這些NAC基因的表達受到獨角金內酯(GR24) 處理的上調,推測他們可能參與分枝生長的調控。此外,在GA3BA處理后,細胞周期基因CDC6,CDC45GRF5的表達上調,表明GA3BA可以通過調節細胞周期機制促進腋芽的生長。更有趣的研究結果是,在腋芽中,BA處理顯著上調GA生物合成基因JcGA20oxsJcGA3ox1的表達,下調GA降解基因JcGA2oxs的表達,這說明細胞分裂素促進分枝,可能部分是通過提高GA的含量來實現的。該比較轉錄組學研究結果,為進一步闡明植物激素相互作用調控木本植物分枝生長發育的分子機理奠定了基礎。(Scientific Reports

     

     
    糖苷水解酶底物特異性機制研究獲得進展

     

    木質纖維素是地球上最豐富的可再生資源之一,其合成與降解是自然界碳素循環的中心環節。植物細胞壁在進化過程中形成了天然的“抗降解屏障”,特別是在半纖維素中,大多數多糖均含有側鏈修飾,降解困難。研究人員致力于嗜熱微生物降解木質纖維素的機制研究,闡明了極端嗜熱微生物Caldicellulosiruptor阿拉伯呋喃的酶解機制及其與木聚糖酶協同降解效應,對于木質纖維素的生物降解有重要意義。(AEM

     

     

    研究揭示底物選擇性機制

     

    纖維素降解糖苷水解酶中,5家族為數眾多,具有纖維素酶和地衣多糖酶等活性,但雙功能纖維素酶/地衣多糖酶底物的選擇性機制尚不清楚。研究人員解析了極端嗜熱厭氧菌Caldicellulosiruptor sp. F32的糖苷水解酶F32EG5的蛋白及蛋白底物復合體結構,揭示了底物選擇性機制。研究團隊發現F32EG5能夠切斷β-1,3-1,4-葡聚糖底物的β-1,3-糖苷鍵或β-1,3-糖苷鍵前面的β-1,4-糖苷鍵,與傳統的GH16家族地衣聚糖酶(切斷β-1,3-糖苷鍵后面的β-1,4-糖苷鍵)截然不同,是一種新的β-葡聚糖糖苷鍵切斷方式。F32EG5具有典型的GH5家族蛋白(β/α)8桶狀結構,具有獨特的底物結合位點,決定了底物特異性。復合體結構顯示,F32EG5具有一個急劇彎曲的底物結合孔道,與同樣具有彎曲構象的β-1,3-1,4-葡聚糖底物特異結合,決定了該蛋白的高地衣聚糖酶活性。分子動力學模擬及定點突變分析驗證了上述設想。(Biochemical Journal

     

     

    科學家解析溫帶竹子分支系統發育關系

     

    溫帶竹子分支(the temperate bamboo clade)包括23-32屬,約546種,主要分布于東亞地區(特別是喜馬拉雅)和東南亞地區??蒲腥藛T利用一種簡化基因組測序的方法即RAD (restriction-site-associated DNA) 測序方法,在全基因組水平開發大量的SNPs標記,對第五分支(Phyllostachys clade)及其相關支系(Shibataea, and Arundinaria clades)的系統發育關系進行了研究?;?/span>RAD測序數據所獲得的SNP矩陣,構建了目前為止竹亞科分辨率最高的一棵系統發育樹,并得到8個主要的分支。結果表明,基于葉綠體片段所命名的第五分支(Phyllostachys clade),第四(Shibataea clade)及第六分支(Arundinaria clade)均不為單系。與葉綠體片段所得到的結果不同的是,基于RAD數據的系統發育關系與按照形態性狀的傳統分類結果較一致。具有細型地下莖的物種形成了兩個單系分支,一支為主要分布于東亞低海拔地區的Sino-Japanese clade,另一支為特有分布于橫斷山-喜馬拉雅高海拔地區的alpine Bashania。(Scientific Reports

     

     

    研究揭示LysM蛋白介導的真菌—昆蟲互作效應機制

     

    真菌細胞壁成份中的幾丁質是重要的病原模式分子,植物病原真菌通過分泌含有LysM結構的效應蛋白(effector)保護細胞壁、結合游離的幾丁質寡糖或競爭性抑制寄主幾丁質受體等方式,抑制由病原菌幾丁質誘導的寄主免疫反應。研究人員通過分析表明,昆蟲病原真菌球孢白僵菌基因組編碼12個序列及結構不同的LysM蛋白(命名Blys1-Blys12),不同蛋白基因在不同生長條件下的表達特征不同。其中6個基因在白僵菌侵染至昆蟲血腔時高表達,定向敲除這6個基因的結果證明,Blys2Blys5基因缺失顯著影響白僵菌的殺蟲毒力。生化分析表明,這兩個蛋白均能結合幾丁質,幾丁質結合特異性受LysM結構域影響。GFP蛋白標記的實驗表明,Blys2分泌后能夠結合真菌細胞壁中的幾丁質,Blys5能夠保護細胞壁而免受幾丁質酶的降解。同野生型菌株相比,缺失突變株于昆蟲血腔中的發育速率下降、誘導昆蟲免疫水平加強。有意思的是,使用植物病原真菌稻瘟病菌的LysM效應蛋白基因Slp1能夠完成回補白僵菌Blys2Blys5的缺失表型。研究結果證明,白僵菌LysM蛋白可作為效應分子介導真菌—昆蟲的相互作用。(PLoS Pathogens

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