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    生物技術前沿一周縱覽(2020年3月20日)

    2020-03-22 22:27 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    茉莉酸調控葉片衰老的新機制
    Dof (DNA-binding with one finger)蛋白是植物特異的與多種生理過程相關的轉錄因子,但目前還沒有發現Dof蛋白與茉莉酸類化合物(JA)響應相關。近日,科學家研究揭示了一個由茉莉酸類化合物(JA)激活的MYC2-Dof2.1-MYC2轉錄環路在促進擬南芥葉片衰老中的重要作用。研究發現,一個JA誘導基因Dof2.1的缺失能夠延緩與JA相關的葉片衰老與根生長抑制,反之,過表達Dof2.1則能夠促進這些過程,這意味著Dof2.1在JA誘導的葉片衰老中起到增強子的作用。進一步研究表明Dof2.1通過直接激活MYC2基因啟動子而增強JA誘導的葉片衰老。同時,MYC2又能夠作為轉錄激活子促進JA誘導的Dof2.1基因表達。因此,Dof2.1通過MYC2-Dof2.1-MYC2前饋轉錄環在JA誘導的葉片衰老中起到增強子的作用,這一發現將一個Dof蛋白與JA響應聯系在一起。盡管本研究揭示了Dof2.1直接促進MYC2基因表達,但其它由Dof2.1直接調控的基因還有待鑒定。因此,鑒定其它Dof2.1直接靶基因有助于我們進一步了解Dof2.1在抗逆反應中的作用。(Plant Cell

    新的類胡蘿卜素生物合成轉錄調控因子
    自然界中大部分花朵的顏色是由于花青素或者類胡蘿卜素的沉積形成的,之前研究已經基本明確了花青素生物合成的轉錄調控機制。近日,科學家在猴面花中鑒定了一組新的類胡蘿卜素生物合成的轉錄調節因子RCP2并對其功能進行了解析。該研究在大黃蜂授粉的猴面花(M. lewisii)和蜂鳥授粉的猴面花(M. verbenaceus)中的EMS突變體中均發現了RCP2等位基因的突變。研究表明,RCP2獨立于RCP1調節類胡蘿卜素的生物合成,RCP2對猴面花中類胡蘿卜素生物合成是必需的。此外,該研究還表明這兩種猴面花都適合化學誘變和植物轉化試驗,因此這兩個物種為具有表型差異的近源種的比較發育遺傳學研究提供了極好的平臺??傊?,該研究在猴面花中鑒定了一組新的類胡蘿卜素生物合成的轉錄調節因子RCP2,并且證明RCP2通過編碼一個TPR蛋白調節有色體發育和類胡蘿卜素合成積累。(The Plant Cell

    發現海藻糖參與ABA調控的根伸長和氣孔關閉
    海藻糖是植物體內一種非常重要的二糖,在植物生長發育和脅迫響應中發揮重要作用。近日,科學家研究發現海藻糖參與了ABA對擬南芥根伸長和氣孔關閉過程的調控,并對其具體機制進行了深入探索。擬南芥海藻糖-6-磷酸磷酸酶TPP是海藻糖合成酶,蛋白家族有10個成員,研究發現TPPE在ABA信號轉導過程中有著重要作用,同時還發現TPPE受ABA信號途徑中重要轉錄因子ABF2的直接調控。該研究通過分析ABF2突變體中的海藻糖含量和根長表型,發現ABF2參與海藻糖合成的調控過程,并同時參與了ABA抑制根伸長的反應。進一步研究表明TPPE通過參與活性氧(ROS)的積累進而引起ABA對植物根伸長和氣孔運動的調控。綜上,該研究揭示了TPPE在海藻糖合成和ABA調節根伸長和氣孔關閉中的作用,為進一步闡明海藻糖參與植物非生物脅迫響應的分子機制提供了理論依據,同時也是對ABA信號通路的重要補充。(Journal of Integrative Plant Biology

    發現生長素調控錐形細胞形態的機制
    大多數開花植物的花瓣表皮有一種特殊的錐形細胞,其獨特的形態對傳粉昆蟲的抓附支撐、花表面溫度和濕度的維持、光的反射等方面有重要作用。20世紀70年代,研究人員提出經典的細胞酸生長理論:生長素通過激活細胞膜上的H+-ATPase,使細胞壁酸化,促進細胞壁松弛,最終引起細胞生長。近日,科學家研究揭示了生長素通過酸化細胞壁來調控擬南芥花瓣錐形細胞形態建成的機制。該研究利用HPTS(C16H7Na3O10S3)熒光染料計算出細胞水平的pH,結果表明,在細胞還沒有明顯發育凸起的時期,細胞處于相對堿性狀態,此時生長素活性相對較低;當細胞開始凸起時期,細胞壁發生酸化(pH 明顯下降),伴隨著生長素活性開始顯著升高。通過藥理實驗對生長素的合成、信號轉導和運輸過程分別進行干擾,都會導致錐形細胞的高度變矮、頂端角度增大,pH升高。相對低濃度的生長素IAA的處理使錐形細胞變得更高、更尖、pH下降。進一步通過遺傳材料結合藥理學實驗證明了生長素可以通過影響細胞壁pH來調控錐形細胞生長與形態。(Cell Reports

    揭示可變剪接事件與蘭科植物景天酸代謝的關聯性
    相對于C3和C4光合作用,CAM是一種特化的光合作用。一些研究發現CAM光合途徑起源和發生與一些關鍵基因的轉錄調控存在著較大的聯系,可變剪切事件可能廣泛參與CAM代謝。近日, 研究人員對轉錄組分析差異表達基因和可變剪切事件與蘭科植物景天酸代謝的關聯性進行了研究。該研究發現,在蝴蝶蘭的CAM光合途徑中,CA、PEPC1、PPCK1、PPDK和ALMT9這些關鍵基因存在一定的可變剪接事件外。該研究利用RNA-Seq和Iso-Seq相結合的技術全面地鑒定了蝴蝶蘭葉組織在晝夜不同生理節奏下的差異表達基因,發現與CAM相關的碳固定、生物鐘和氣孔移動等代謝途徑中關鍵基因廣泛參與了CAM途徑。參與這些途徑基因的廣泛發生了可變剪切顯示其在CAM代謝中起到調節作用。上述成果進一步加深理解蝴蝶蘭中CAM光合途徑的相關作用機制。(Hoticultural Plant Journal

    揭示生物鐘調控植物光周期依賴性生長的新機制
    陸生開花植物自種子破土而出開始,便需要對生存環境中晝夜節律性的光溫環境信號變化不斷做出適當反應,以增強對環境的適應性。近日,科學家研究揭示了生物鐘調控植物光周期依賴性生長的新機制。該研究通過獲得PRRs與EC的遺傳雜交材料,發現它們在調節光周期調控的下胚軸生長過程中具有疊加效應。進一步研究發現,光周期可以改變PRRs蛋白的表達時相和持續時間,在長日照條件下,PRRs蛋白表達的時間窗口得以延長和轉移,PIF4和PIF5是PRRs蛋白和EC的共同直接靶基因,PRRs蛋白可以結合PIF4/5的啟動子并抑制其轉錄。該研究還充分表明了PRRs的轉錄調控功能對于調節特定光周期條件下的生長至關重要,PIF4和PIF5在光周期調控下胚軸生長過程中對PRRs具有遺傳上位性。綜上,該研究發現了光周期通過影響PRRs蛋白的表達時相,與EC復合體協同調控PIFs轉錄的時間窗口,進而決定下胚軸的光周期依賴性生長動態,以適應生存環境的光周期,使植物達到最佳適應性。(Plant Physiology

    光調控擬南芥雄蕊伸長的分子機制
    在擬南芥等自花授粉的植物中,雄蕊的伸長是具有正常育性的必要條件,并會受到生長素響應因子(ARF)ARF8的調控。近日,科學家在擬南芥中揭示了光調控雄蕊伸長的分子機制?;贑OP1對光調控的下胚軸發育的抑制作用,該研究首先分析了COP1在雄蕊發育中的作用。該研究發現,在雄蕊的發育過程中,COP1作用于HY5的上游;雄蕊發育過程中IAA19的調節模式與下胚軸伸長一樣,均受到COP1-HY5模塊的調控,COP1通過負調控HY5和HYH并抵消它們對IAA19的抑制作用而促進雄蕊伸長。該研究還發現,藍光受體CRY1/CRY2主要在花芽閉合時抑制雄蕊伸長而紅光和遠紅光受體PHYA/PHYB則在花芽開放時抑制雄蕊的伸長??傊?,該研究表明,不同的光質(由特定的光受體感知)可以通過下游的COP1-HY5/HYH模塊調節生長素誘導的雄蕊伸長和雄性育性。該研究還表明,光通過相似的分子調控模塊影響雄蕊和下胚軸伸長。(Plant Journal

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