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    生物技術前沿一周縱覽(2019年6月25日)

    2019-06-25 16:25 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     BZRsBR信號通路必需的轉錄因子

     

    甾醇類激素是促進動植物生長發育和維持生理功能的重要調節因子。研究發現,六重突變體bzr-h在光下和暗中的生長表型都與 BR 受體三重缺失突變體bri1brl1brl3 (bri-t) 以及BR合成缺失突變體dwf4cpd極其相似 。RNAseq 研究結果表明,bri-tbzr-h突變體用1,說明bzr-hbri-t一樣,對BR處理不敏感,證明BZRsBR 信號傳導通路不可或缺的轉錄因子。同時該研究也證明了BR主要是通過轉錄調控的方式來調節細胞伸長,解釋了為什么BR促進植物伸長的速度不如生長素快的現象。Molecular Plant

     

     

    大豆鹽脅迫早期信號放大的新機制

     

    大豆作為我國戰略性經濟作物,其產量及種植面積受到土壤鹽堿化的限制,全面解析植物鹽脅迫調控機制,發掘大豆耐鹽性改良的有效靶點是解決該問題的關鍵。研究利用穩定遺傳的過表達和RNAi大豆轉基因株系,發現GmSIN1 SALT INDUCED NAC 1,NAC轉錄因子)既促進根的生長又提高植株鹽脅迫耐受性。多年的田間實驗結果表明,過表達GmSIN1轉基因大豆在非鹽、低鹽及中鹽田地中的產量性狀均優于對照。GmSIN1作用機制的研究表明,GmSIN1參與介導鹽脅迫早期的轉錄組響應,并通過直接結合ABA合成關鍵基因GmNCED3sROS合成關鍵酶基因GmRbohBs啟動子上的特異性位點介導它們在鹽脅迫早期的誘導表達。進一步研究發現,GmSIN1,GmNCED3sGmRbohBs組成了正反饋環,實現鹽脅迫初期信號到ABAROS信號的快速轉化和放大,而ABAROS通過協同作用在合適的濃度范圍中促進大豆根伸長及鹽脅迫耐受性。The Plant Cell

     

     

    研究揭示剪接復合體解離因子促進miRNA合成代謝的分子機制

     

    MicroRNAmiRNA)是一類長度為20-24堿基的內源性非編碼小分子RNA,其主要功能是在轉錄后水平負調控靶標基因的表達。研究通過候選基因篩選鑒定了一個參與miRNA生成的新成員ILP1。免疫共沉淀-質譜實驗和一系列蛋白-蛋白相互作用實驗表明,ILP1G-patch結構域蛋白NTR1存在強相互作用。結合物種間保守性分析,兩者可能和RNA解旋酶PRP43一起共同介導植物內含子-套索RNA剪接復合體(Intron-lariat spliceosome)的解離。突變體分析表明,ilp1ntr1具有非常相似的發育和分子表型,具體包括發育遲緩、果莢簇生、對ABA超敏感、生物鐘周期延長等發育表型和基因差異表達、RNA可變剪接異常、成熟miRNA表達水平廣譜下降等分子表型。miRNA前體轉錄本(pri-miRNA)在ilp1ntr1突變體中均普遍下調,且該下調與pri-miRNA是否是否含有內含子無關。然而,對于在ilp1ntr1突變體中發生顯著性可變剪接變化的編碼基因,其基因表達卻不受影響。上述結果表明ILP1NTR1調控pri-miRNA的表達和RNA可變剪接可能是相對獨立的兩個過程。研究人員通過一系列基于報告系統的體內實驗和染色質免疫共沉淀-定量PCR等分子實驗,最終揭示ILP1NTR1可能通過影響MIRNA基因的轉錄延伸促進miRNA生物合成。此外,該研究還發現,ILP1NTR1miRNA加工復合體成員DCL1、SE存在相互作用,猜測這種互作可能有助于招募ILP1NTR1MIRNA基因的染色質區域。Nucleic Acids Research

     

     

    植物適應性雜交滲入研究取得新進展

     

    人類活動主導的全球氣候變化是本世紀生態系統穩定性最大的威脅之一。研究人員發現生物應對環境氣候危機時還有一種新的策略,學習新技能”。當物種甲面對干旱等環境選擇壓力時,如果其近緣物種乙的群體中已經存在適應性基因,即具有適應干旱等環境的技能”,并且兩個物種之間可以發生雜交且后代可以生育,那么物種甲和物種乙的后代通過與物種甲不斷地回交,最終物種甲就可以通過這種雜交滲入的方式,從物種乙”學”到幫助其適應干旱等環境的”技能”。他、研究人員利用群體轉錄組數據對我國青藏高原及鄰近地區分布的兩個柏木屬物種(巨柏和干香柏)的進化歷史進行了深入研究。結果表明,兩物種之間存在較大的遺傳分化且干香柏具有北部和南部兩個譜系;進一步檢測到巨柏和北部干香柏之間存在明顯基因流,并且找到16個適應性漸滲基因,這些基因可能在北部干香柏適應高海拔地區多種環境壓力時發揮了重要作用。Communications Biology

     

     

    研究揭示紫色胡蘿卜突變形成非紫色胡蘿卜的分子機理

     

    胡蘿卜(Daucus carota L.),原產亞洲西南部,阿富汗為最早演化中心,栽培歷史在3000年以上。最早馴化栽培的胡蘿卜為紫色和黃色,而黃色胡蘿卜被認為是由紫色胡蘿卜突變而來。研究人員P3位點找到兩個與花青苷合成相關的MYB基因,分別為DcMYB6DcMYB7。DcMYB6轉入擬南芥中表達能促使其合成花青苷,但轉入橙色胡蘿卜中卻不能。DcMYB7轉入擬南芥和橙色胡蘿卜中表達都能促進花青苷合成。通過CRISPR/Cas9敲除全紫色胡蘿卜‘Deep purple’中的DcMYB7基因,其肉質根變成了黃色,說明DcMYB7是決定花青苷合成的關鍵基因。進一步研究發現, DcMYB7的啟動子由兩種突變方式造成其在非紫色胡蘿卜中表達量大大降低:第一種為DcMYB7發生了一次自我復制形成了一個無效的DcMYB8基因,DcMYB8基因插入到了DcMYB7啟動子當中將其打斷;第二種為兩個轉座子插入到了DcMYB7啟動子當中將其打斷,這兩個轉座子在胡蘿卜基因組中存在大量的拷貝。該研究還發現了兩個分別控制紫色胡蘿卜中花青苷糖基化和?;揎椀年P鍵基因DcUCGXT1DcSAT1,這兩個基因的表達直接受到了DcMYB7的調控。Plant Physiology

     

     

    研究人員發現植物布尼亞病毒“情商EQ”決定基因

     

    根據2018年最新修訂的國際病毒分類委員會病毒目錄,已知負鏈RNA病毒—布尼亞病毒目病毒(Bunyavirales)包括4,853個種,其名稱起始于1943年在非洲烏干達布尼亞韋拉地區分離到的新病毒—布尼亞韋拉病毒。植物揮發性萜烯類化合物是重要的抗性分子和關鍵的生態因子,調控了植物媒介昆蟲,植物授粉昆蟲,以及植物植物的生態互作。研究發現,TSWV可以通過感染辣椒,抑制辣椒基因組8號染色體的一個萜烯合酶Terpene synthase, TPS)富集區(60kb區段7個基因)的多個TPS基因的轉錄水平,降低多種辣椒揮發性單萜的生物合成和釋放。昆蟲行為學測定表明,這類單萜是媒介西花薊馬的趨避劑。由于目前尚無植物布尼亞病毒的遺傳操作系統,研究人員通過異源病毒表達載體,鑒定了TSWV的非結構蛋白NSs是這種病毒“EQ”的決定因子。NSs抑制植物趨避劑單萜的生物合成,導致了對媒介昆蟲的吸引作用。PLoS Pathogens

     

     

    SAPK10-WRKY72-AOS1通路調控水稻防御白葉枯病

     

    水稻是主要糧食作物之一。研究人員鑒定和證實了WRKY轉錄因子家族成員 WRKY72直接與茉莉酸(JA)合成關鍵基因AOS1啟動子中的W-box順式元件結合,增強AOS1DNA甲基化水平并抑制其轉錄,引起植株內源性JA水平的下降,最終造成植株對白葉枯病易感。進一步研究表明,依賴脫落酸(ABA)的SnRK2激酶SAPK10可通過磷酸化修飾WRKY72Thr129位點降低其對AOS1DNA結合能力,從而減輕對AOS1表達和JA合成的抑制。該研究揭示了水稻抗病防御反應以及植物激素ABA-JA相互作用的調控新機制,不僅可為激素在植物抗逆反應中的交互作用研究提供借鑒,而且在實踐中為水稻的抗病育種提供理論依據。iScience

     

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