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    生物技術前沿一周縱覽(2018年8月17日)

    2018-08-21 14:29 | 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(2018817日)

     

    植物光形態建成的重要分子機理

     

    植物通過光合作用將太陽光轉化為有機能,同時參與植物的多個生長發育過程,包括種子的萌發,幼苗的形態建成,植株的開花以及生物周期節律等。結合遺傳學和生物化學的方法,研究人員鑒定了參與光形態建成的一個新的抑制因子,BBX28。BBX28是含有一個B-box結構域的轉錄調節子,屬于B-box蛋白第五亞家族的成員。在黑暗下,BBX28COP1相互作用,并且COP1 會促進BBX28通過26S蛋白酶體所降解。在光照下,由于COP1蛋白的活性受到多種分子機制的抑制,使得COP1蛋白的底物如HY5BBX28等得以積累。而此時積累的BBX28HY5在細胞核內形成異源二聚體,通過抑制HY5對下游目的基因啟動子上特異DNA基序的結合能力,來抑制HY5的轉錄活性,最終抑制植物的光形態建成。該項原創性的研究揭示了植物光形態建成中一項新的分子調控機制,為進一步深入理解光調控植物生長發育信號通路具有重要意義。 The Plant Cell

     

     

    基因組編輯技術解決馬鈴薯自交不親和難題

     

    馬鈴薯是世界上最重要的塊莖類糧食作物。自然界中70%的馬鈴薯種質為二倍體,但其普遍存在自交不親和的現象,限制了自交系的創制。為了尋找一種更有效的克服自交不親和的方法,研究人員創新性地利用基因組編輯技術解決這一難題。馬鈴薯的自交不親和是由核糖核酸酶基因(S-RNase)控制的,該基因在不同材料中的多態性非常高,很難通過同源克隆的方法克隆到S-RNase基因的全長。研究人員通過對柱頭轉錄組進行從頭拼接,獲得了S-RNase基因的全長序列,并利用基因組編輯技術對此基因進行了定點突變,獲得了自交親和的二倍體馬鈴薯,并通過自交獲得了不含有外源片段的馬鈴薯新材料。利用該方法獲得的自交親和馬鈴薯新種質不含有任何野生基因組片段,可以直接應用到育種過程中。(Nature Plants

     

     

    水、旱稻抗旱機制研究中取得新進展

     

    水稻是主要口糧之一,研究通過比較典型旱稻品種群和水稻群的轉錄組及基因組數據鑒定出一個正向調控水稻耐旱性的ERF家族轉錄因子OsLG3 OsERF62)。研究人員發現干旱脅迫下OsLG3在旱稻中的表達水平顯著高于水稻。候選基因關聯分析表明其啟動子的自然變異與滲透脅迫發芽的耐受性有關。過表達OsLG3顯著提高了水稻的耐旱性,而抑制OsLG3表達則導致水稻對干旱的敏感度增加。系統進化分析表明,OsLG3的優異等位基因可以提高栽培粳稻的耐旱性。攜帶旱稻優異等位基因OsLG3IRAT109的導入系和互補轉基因系的耐旱性增強,表明OsLG3的自然變異有助于增強水稻和旱稻的耐旱性。進一步通過轉錄組分析研究表明,OsLG3可能通過誘導活性氧的清除,從而正向調控水稻的耐旱性。(Plant Physiology

     

     

    水稻馴化過程中花序二級枝梗增加的分子機制

     

    水稻(Oryza sativa L.)是重要的糧食作物。研究鑒定到了CONTROL OF SECONDARY BRANCH 1COS1)基因,在水稻馴化過程中,該基因在調控花序二級枝梗數量和谷物產量方面發揮關鍵作用。圖位克隆發現,COS1基因與FRIZZY PANICLEFZP)為同一基因。FZP起始密碼子上游約2.7kb4-bp缺失會影響OsARF6Auxin Response Factors)與FZP啟動子的結合,從而下調其表達,顯著增加二級枝梗的數量,提高水稻產量。該研究進一步通過功能分析表明,類胰蛋白酶(絲氨酸和半胱氨酸蛋白酶)NARROW LEAF 1NAL1),與FZP相互作用并促進FZP降解。在栽培品種Zhonghua 17中降低FZP的表達或是提高NAL1的表達,都會增加二級枝梗的數量及穗粒數,進而提高水稻籽粒產量。FZP一方面可負調控枝梗分生組織的形成,降低其表達可增加花序二級枝梗;然而,另一方面FZP是花發育不可或缺的。敲除或是嚴重敲低FZP會大量增加二級枝梗的數量,但會嚴重影響籽粒形成。因此,維持適當水平的FZP對于水稻籽粒發育和產量形成是必需的。(Plant Journal 

     

     

    TRAS技術首次揭示大蒜鱗莖瓣形性狀調控網絡

     

    栽培種大蒜一般不育,難以構建遺傳分析群體,而且大蒜基因組龐大,導致大蒜農藝性狀遺傳和分子基礎幾乎未知。為驗證TRAS的可行性,研究人員利用此方法分析了大蒜鱗莖瓣形性狀的遺傳基礎。利用102個大蒜地方品種,共識別36個在DNA序列上與大蒜瓣形性狀相關聯的轉錄本,其中22個轉錄本的GE值也與性狀相關聯。因此,這22個轉錄本被確定為瓣形性狀候選基因。eQTL分析發現,在這22個候選基因中,13個基因存在互作,且互作基因的GE值也呈顯著相關?;谶@13個基因的互作關系,他們成功構建了大蒜瓣形性狀調控網絡。(DNA Research

     

     

    糖轉運蛋白介導纖細病毒成功突破介體昆蟲中腸侵染屏障

     

    69%的植物病毒傳播需要介體昆蟲。介體昆蟲在取食植物韌皮部汁液時,植物病毒尤其是持久型病毒會隨著汁液通過口針、食道被攝入到昆蟲的腸道中,進而穿過腸道上皮細胞進入到血淋巴,借助昆蟲的循環系統在體內擴散并到達唾液腺。研究以持久增殖型水稻條紋病毒(Rice stripe virus, RSV)以及其傳播介體灰飛虱( Laodelphax striatellus )為研究對象。通過酵母雙雜交技術以及免疫共沉淀技術驗證了RSV的核衣殼蛋白(Nucleocapsid protein, NP)與灰飛虱糖轉運蛋白6sugar transporter 6,LsST6)存在互作關系;進一步研究發現LsST6在灰飛虱腸道中表達量最高且定位在中腸上皮細胞的細胞膜上,帶毒灰飛虱消化道內的RSV 能夠與LsST6共定位于上皮細胞的細胞膜上。提純的RSV病毒粒子能夠侵染表達外源基因LsST6Sf9細胞,說明該蛋白可以介導病毒的侵入。通過RNAi干擾技術降低灰飛虱體內LsST6的表達量時,灰飛虱的獲毒率和傳毒效率都較對照組有明顯的下降,表明LsST6參與了RSV侵染中腸上皮細胞的過程并起著十分重要的作用。(PLOS Pathogens

     

     

    根部半寄生植物與寄主植物及土壤共生微生物多重互作研究獲進展

     

    物種互作是影響生物多樣性形成和維持的關鍵過程之一。研究人員先后解析了AM真菌與幾種馬先蒿屬根部半寄生植物及其禾草類寄主的互作關系,發現接種AM真菌可顯著抑制馬先蒿生長發育。然而,由于馬先蒿的禾草類寄主對接種AM真菌缺乏明顯生長反應,土壤共生微生物如何通過影響寄主生長發育調節馬先蒿與寄主的互作關系仍有許多未解之謎。豆類也是馬先蒿的較優寄主,但不同于禾草類寄主,豆類寄主可與AM真菌和根瘤菌建立三重共生關系,且接種AM真菌和根瘤菌??娠@著提升植株養分吸收水平和生物量。在野外條件下,豆類寄主對馬先蒿寄生的耐受能力常高于禾草類寄主,推測菌豆共生體在緩解馬先蒿對豆類寄主的寄生危害中發揮重要作用。AM真菌和根瘤菌對寄主養分吸收的貢獻不同,自身生長發育的養分需求也存在明顯差異;而不同馬先蒿的養分需求及對寄主的養分脅迫也存在明顯種間差異。因此,探討菌豆共生體對養分需求不同的馬先蒿寄生脅迫的響應,有助于了解多重互作中生物間特異的養分調節過程,對認識土壤共生微生物如何調控根部半寄生植物與寄主互作關系有重要意義。(New Phytologist

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