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    生物技術前沿一周縱覽(2019年11月30日)

    2019-11-30 23:06 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    PIF8轉錄因子在光信號途徑中的功能被揭示
    植物的生長發育過程持續受到環境條件的影響。在眾多影響植物生長發育的環境因素中,光是最關鍵的因素之一。最新的研究報道了PIF8抑制phyA介導的遠紅光反應。該研究提出了PIF8抑制phyA介導遠紅光反應的工作模型:與其他PIFs一樣,PIF8與靶基因啟動子中的G-box元件結合,調控靶基因表達,導致光反應的抑制。PIF8活性在黑暗中被抑制,因為COP1/SPAs在黑暗下泛素化并降解PIF8蛋白,在紅光下, phyB與PIF8蛋白相互作用并促進PIF8蛋白降解。由于phyA不與PIF8蛋白相互作用,所以在遠紅光下,phyA不能降解或隔離PIF8。相反,phyA與COP1/SPAs相互作用并抑制COP1/SPAs活性,從而穩定PIF8蛋白。積累的PIF8通過調控靶基因的表達,抑制遠紅光反應,包括下胚軸伸長和種子萌發等。(The Plant Cell

    揭示CYP變體協調水稻耐冷性與生長發育的機制
    溫度是影響植物生長發育和地域分布的主要環境因素,低溫來臨時植物會主動應對環境脅迫以保護自身的生存,但這一過程的詳細機制仍在不斷完善。近日,科學家揭示了水稻親環蛋白變體(OsCYP20-2)協調水稻生長發育和低溫耐受的機制。該研究利用生物化學、質譜和細胞生物學等手段,發現OsCYP20-2存在分子量不同的兩種形式,分別定位在細胞核和葉綠體。分布于細胞核中的小分子OsCYP20-2變體,能夠催化DELLA蛋白SLR1的構象改變,促進其降解,進而通過赤霉素信號調控水稻的生長發育;在低溫逆境條件下,葉綠體中分子量較大的變體能增強超氧化物歧化酶OsFSD2的活性,提高細胞清除活性氧能力,抵御低溫脅迫。該研究揭示了兩種OsCYP20-2變體協調水稻生長發育和低溫耐受的分子細胞學機制,為培育和篩選水稻耐逆材料提供了新思路。 OsCYP20-2協同調控低溫應答和生長發育的機制 。細胞核中OsCYP20-2蛋白NuCYP促進SLR1降解,通過赤霉素信號調控水稻株高;葉綠體中全長蛋白形式CYP通過增強超氧化物歧化酶OsFSD2的活性,提高水稻對于低溫的耐受性。(New Phytologist

    揭示綠藻光系統II捕獲光能的超分子基礎
    光系統II(PSII)是藻類和植物等進行放氧光合作用所必需的超分子機器,它可吸收外界光能并將光能轉化為化學能,進而催化水分子的裂解產生氧氣和質子。最新論文研究報道了綠藻光系統II捕獲光能的超分子基礎。該研究首次發現衣藻C2S2型復合物中的強結合型LHCII(S-LHCII)三聚體是由LhcbM1、LhcbM2和LhcbM3三個不同亞基組成,其中LhcM1與PSII核心天線CP43之間的裝配由兩個特殊的脂類分子(雙乳糖苷基二脂?;视?DGDG)介導。C2S2M2L2型復合物是在C2S2復合物的裝配基礎上,在兩側結合了一對中等結合型的LHCII三體(M-LHCII)和一對松散結合型的LHCII三體(L-LHCII)。研究結果揭示了L-LHCII與相鄰的兩個捕光天線(CP29和M-LHCII)之間的相互作用和裝配機制,同時,還揭示了多條從L-LHCII傳遞至PSII反應中心的能量傳遞途徑。該系列研究結果有助于理解綠藻在水體和土壤等弱光環境下實現高效捕光的分子基礎和在光照條件發生變化時動態調節捕光效率的機理。(Nature Plants

    HDA9調控植物熱形態建成的新機制

    全球變暖是近些年來備受關注的氣候問題。氣候變暖對農業生產有重大影響,研究表明,溫度每升高1攝氏度,作物產量會下降10%。近日,科學家揭示了HDA9調控擬南芥熱形態建成的分子機制。該研究發現,升溫會誘導生長素生物合成和信號傳導相關基因的表達,但是hda9-1突變體株系中生長素生物合成基因YUC8的表達被抑制,這表明組蛋白去乙?;瘜τ赮UC8的誘導表達是必不可少的,HDA9通過促進YUC8的轉錄和生長素的積累介導熱形態發生。進一步的研究發現,在熱形態建成過程中,HADA9介導H2A.Z組氨酸變體從YUC8核小體中的驅逐,這會促進YUC8染色質的開放性從而引起PIF4與YUC8的G-box的結合,并激活其表達,進而調控生長素生物合成和熱形態建成??傊?,該研究表明HDA9通過作用于H2A.Z組蛋白變體激活YUC8的轉錄,進而調節生長素合成和熱形態建成。HDA9特異性熱信號通路的發現為全球變暖條件下的作物耐熱育種奠定了研究基礎。(PNAS

    揭示激素互作調控植物生長與抗性平衡的機制

    油菜素內酯(BR)和茉莉素(JAs)是兩種重要的植物激素,在植物生長發育和抗性應答中起關鍵作用,但目前對于BR和JA信號如何協同調控植物生長-抗性的平衡機制還不清楚。近日,科學家揭示了植物激素BR信號通路轉錄因子BES1通過直接靶向和抑制抗病蟲代謝物生物合成相關基因的表達,調控JA介導的抗性反應。該研究成果為深入理解植物激素調控生長-抗性平衡的作用機制提供了重要的分子證據。該研究通過正向遺傳學篩選,獲得一個生長早期半矮化的突變體dwe1。轉錄組學分析表明,dwe1突變體內JA激活的抗性相關基因顯著上調表達。表型分析發現,dwe1突變體對JA異常敏感,且對甜菜夜蛾和灰霉菌具有增強的抗性,暗示DWE1在植物生長-抗性平衡中起重要作用。進一步研究發現,BES1通過與轉錄因子MYB34、MYB51和MYB122互作,抑制其轉錄活性,進而干擾下游芥子油苷生物合成相關基因的表達,參與植物的抗蟲反應。(Plant Physiology

    中科院研究發現植物菌根因子受體

    叢枝菌根能夠幫助植物高效從土壤中獲取磷、氮等營養。近日,科學家研究發現OsMYR1是菌根因子(Myc factor)的受體,闡明水稻類受體蛋白復合體OsMYR1/OsCERK1識別菌根因子的分子機制。同時,該研究還通過改造OsMYR1/OsCERK1蛋白復合體,提高了水稻對固氮根瘤菌所分泌的結瘤因子的識別能力,為遺傳改造非豆科作物進行根瘤共生固氮提供了新思路??茖W家利用反向遺傳學方法鑒定到一個菌根共生水平顯著降低,且對菌根因子(CO4)不敏感的水稻突變體Osmyr1(Myc factor receptor 1)。OsMYR1編碼一個含有LysM結構域的類受體蛋白激酶,其定位于細胞質膜上,與OsCERK1相互作用,并被OsCERK1磷酸化。進一步研究發現,OsMYR1的胞外域對菌根因子(CO4)具有較高親和力。OsMYR1結合CO4既能促進OsMYR1/OsCERK1類受體蛋白復合體的形成,能提高二者的磷酸化水平,揭示了水稻OsMYR1/OsCERK1蛋白復合體識別菌根因子的分子機制。同時,該研究還發現在水稻中穩定表達嵌合受體能顯著提高水稻對結瘤因子的識別能力,為遺傳改造非豆科作物進行根瘤固氮共生提供了新思路。(Molecular Plant

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