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    生物技術前沿一周縱覽(2020年2月14日)

    2020-02-14 22:36 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    T-DNA插入引起的甲基化抑制了CBF3的表達
    栽培溫度可以影響農作物及園藝植物的產量和品質,低溫脅迫對植物的生長發育和繁殖的影響尤為突出。近日,科學家研究發現ICE1突變體ice1-1中DREB1A/CBF3表達的抑制是由DNA甲基化引起的。在該研究中,研究人員通過遺傳實驗意外地發現在ice1-1中DREB1A的表達抑制是獨立于ICE1(R236H)突變的。通過基因組序列分析,發現ice1-1突變體中1號染色體中的T-DNA插入是導致DREB1A表達抑制的主要原因,進一步研究發現產生抑制的原因是由于DNA甲基化介導的基因沉默導致的,而并非遺傳調控的作用。ice1-1中與DREB1A表達抑制相關聯的位點會導致DREB1A啟動子區通過Pol VI依賴型的方式產生sRNA,進而通過RNA介導的DNA甲基化(RdDM) 途徑產生甲基化,從而最終導致DREB1A的表達被抑制??傊?,該研究證明了擬南芥ice1-1突變體中DREB1A/CBF3的表達抑制并非通過遺傳調控的方式產生,并通過基因組分析發現ice1-1中對DREB1A/CBF3的表達抑制相關聯的位點,該位點通過DNA甲基化的方式對DREB1A/CBF3的表達產生抑制。(The Plant Cell

    揭示藍藻光合作用光系統I捕獲光能和電子傳遞的結構基礎
    光合藍藻是海洋區域主要的有機物初級生產者,并具有光合效率高、生長速度快和易于進行基因改造等優點,是一種理想的基因工程宿主菌,也是光合作用研究的模式生物。最新研究報道了該合作團隊在藍藻光合作用光系統I捕獲光能和電子傳遞的結構基礎研究中取得的最新進展。該研究報道了藍藻Synechococcus sp. PCC 7942來源的PSI-IsiA和PSI-IsiA-Fld兩種超級復合物的單顆粒冷凍電鏡結構,分辨率分別為2.9埃和3.3埃。PSI-IsiA結構揭示了藍藻PSI三聚體核心與18個IsiA天線蛋白之間精確的裝配原理和復雜的能量傳遞途徑,并發現了新的色素結合位點及其相關的新能量通路。PSI-IsiA-Fld結構展示了Fld蛋白與PSI結合的具體位置及相互作用細節,揭示了在缺鐵脅迫狀態下PSI維持其有效電子傳遞的結構基礎。在研究過程中,由于Fld電子受體結合的靈活性,研究人員通過外源添加和交聯的方式固定了電子受體,從而成功獲得了穩定的PSI-IsiA-Fld復合物。該項研究結果有助于人們理解藍藻發揮光合作用及其動態調控的分子機理,并且為在結構基礎上開展藍藻基因工程改造提供了依據。(Nature Plants

    TCP轉錄因子調控生菜葉緣形態與抽臺時間
    生菜根據葉緣形狀不同,分為常見的Empire(鋸齒形葉)和Salinas(波浪形葉)兩種類型。高溫脅迫下,鋸齒葉緣更易出現干燒心病變,且表現出晚抽薹表型,這些性狀均為生菜等冷季蔬菜育種中的重要選擇指標。近日,科學家通過遺傳圖譜的繪制和轉錄組分析,得到了同時控制葉緣形狀和抽薹時間這兩個關鍵性狀的候選基因,而后結合分子生物學及細胞學實驗,參考擬南芥中相關機制,對其可能在生菜的葉緣形狀和抽薹時間產生的多效性作用進行了闡述,為在高溫環境下提高生菜產量提供了重要的分子生物學基礎。該研究以Empire(鋸齒形)和Salinas(波浪形)兩種類型為親本,得到F2群體,遺傳分析表明波浪形葉型受一單顯性基因控制,且開花時間與葉型存在明顯共分離現象。通過ddRAD-seq對F2群體進行遺傳圖譜的構建,并將葉型和抽薹時間這兩個性狀定位在LG5的同一個區域。(Horticulture Research

    獨腳金內酯生物合成中的一個新酶

    獨腳金內酯 (SLs) 是近年來植物激素研究的熱點之一,在植物分枝和生長發育中具有重要作用。近日,科學家研究鑒定了一種新的催化CLA轉化為經典SL的細胞色素P450單加氧酶。該研究首先對豇豆VuMAX1的功能進行了表征,結果表明存在CYP711A之外的其他CYP負責將CLA轉化為鄰苯二酚。該研究進一步通過在缺Pi營養液(缺Pi導致根分泌物中SL水平升高)中添加rac-GR24(合成的SL),發現SL水平增加(與預期的反饋調節相反),表明SL生物合成基因的上調。進一步研究表明VuCYP722C和VuCYP728B基因與SL生物合成基因共表達,這兩個基因參與豇豆的SL生物合成。此外,該研究克隆了VuCYP722C和VuCYP728B并在昆蟲細胞表達系統中進行了異源表達,發現重組VuCYP728B與rac -CLA 孵育未產生鄰苯二酚,但是VuCYP722C可以。以上綜合表明VuCYP722C是催化CL轉化的潛在基因。除外,該研究還表明CYP722C通過催化BC環閉合反應從CLA合成鄰苯二酚。 總之,該研究鑒定了一種新的鄰苯二酚合酶CYP722C,該研究還表明對不同植物中CYP722家族酶的功能分析對闡明典型SL的生物合成機制具有至關重要的意義。(Science Advances

    揭示油菜素內脂調控氣孔運動新機制

    油菜素內酯是一種重要的植物激素,在植物生長發育和逆境脅迫響應中具有重要的功能。近日,科學家研究發現植物甾醇類激素油菜素內脂(BR)和過氧化氫(H2O2)相互依賴促進保衛細胞中的淀粉降解,進而促進氣孔開放的分子機制。該研究發現,野生型植物氣孔中的淀粉在植物見光后迅速降解,而在BR缺失和不敏感突變體的氣孔中淀粉大量富集,并且見光后不能降解,使得氣孔不能正常開放。該課題組前期的工作發現,H2O2通過氧化修飾BR信號轉導中關鍵轉錄因子BZR1 (BRASSINAZOLE-RESISTANT 1) 參與和促進BR的信號轉導過程。在這項研究中,研究人員進一步證實BR和H2O2彼此依賴,促進BZR1和一個bZIP類的轉錄因子GBF2 (G-BOX BINDING FACTOR2) 相互作用,提高BZR1的轉錄活性,誘導氣孔中淀粉β降解酶(β-AMYLASE1, BAM1)基因的表達,使得淀粉快速降解,進而促進氣孔開放。因此,該研究工作揭示了BR和H2O2在氣孔淀粉代謝和氣孔開放中的重要作用,并為淀粉-糖假說提供了有力的實驗支持。(The Plant Cell

    揭示ABA信號轉導新機制

    光不但為植物提供光合作用所需的能量,還調節植物生命周期的多個過程。先前的研究表明,PIFs能夠和光受體 (包括光敏色素phytochrome和隱花色素cryptochrome) 相互作用,介導植物對光信號的響應,而最新研究發現PIFs能夠與ABA受體PYL8和PYL9直接相互作用。進一步研究表明,PYL8/PYL9與PIFs的互作不受ABA調控,但是PYL8/PYL9促進PIF4/PIF5蛋白在黑暗下的積累。同時,該研究還表明PYL8/PYL9作為ABA信號途徑中的抑制性蛋白,也能抑制其它蛋白 (如轉錄因子)的活性,換句話說PIFs對ABI5的轉錄激活受到ABA受體PYL8/PYL9的嚴格調控??傊?,該研究證明了植物中存在黑暗下特異的ABA信號調控組分和途徑,有助于進一步理解植物如何根據環境的光信號調整其內源的ABA信號途徑,從而在自然界獲得更好的生存能力。此外,該研究還為PIFs這類重要轉錄因子在植物中參與的信號途徑及調控機制提供了新的見解。(Molecular Plant

    揭心里美蘿卜花青苷合成的機制
    心里美蘿卜是我國特有的栽培類型,味甘質脆,肉色血紅,富含對人體有益的花青苷。近日,科學家研究揭示了RsMYB1基因啟動子甲基化調控心里美蘿卜花青苷合成的新機制。研究人員利用QTL-seq結合轉錄組分析獲得控制心里美蘿卜花青苷積累的關鍵基因RsMYB1。該研究發現RsMYB1啟動子區域的CACTA轉座子插入在心里美蘿卜肉色形成中發揮重要作用,同時高度甲基化的轉座子擴散到RsMYB1啟動子區域,使該基因的表達受到抑制,阻斷花青苷的合成,形成白肉突變體。該研究初步揭示了心里美蘿卜肉質根花青苷積累和白肉突變體出現的分子機制,為選育100%血紅瓤率的心里美蘿卜奠定了基礎。(Journal of Experimental Botany

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