生物技术前沿一周纵览(2016年7月8日)

2016-07-08 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 水稻的病毒防御机制与miRNA有关

 
miRNA是一类长度为20-24核苷酸的单链小RNA。大量的研究证实miRNAs参与了植物生长发育的各个方面,包括根、叶、花等器官的形态建成、细胞分化、组织形成、新陈代谢、激素分泌、信号传导,逆境胁迫响应等生物学过程。研究人员证实,水稻齿叶矮缩病毒(RRSV)感染可提高miR319的累积,抑制宿主植物中受miR319调控的TCP基因,尤其是TCP21基因表达。过表达miR319或下调TCP21的转基因水稻植物显示疾病样表型,与野生型植物相比对RRSV的易感性显著增高。相比之下,在过表达TCP21的RRSV感染水稻品系中只观察到轻微的疾病症状。这在过表达抵抗miR319的TCP21的转基因植物中尤为明显。研究还证实RRSV感染及过表达miR319可导致内源性茉莉酸(JA)水平降低,及水稻中与茉莉酸生物合成和信号传导相关的基因表达下调。而用茉莉酸甲酯(MeJA)处理水稻可以减轻RRSV引起的疾病症状,并减少病毒累积。研究结果表明,在水稻中RRSV感染诱导miR319抑制了茉莉酸介导的防御,促进了病毒感染和症状发展。(MolecularPlant
 
 
解析花器官的稳态发育过程
 
植物固着生长,因此为了适应多变环境而演化出了多种机制来调节自身的生长发育。在不同的环境条件下植物的营养生长呈现出很高的差异性,即表型可塑性,而生殖生长如花器官发育则呈现出非常稳定的特性,即表型稳态性。但目前控制花器官稳态发育的分子机制还很不清楚。研究人员通过对水稻eg1突变体的研究,发现eg1突变体在不同的生长环境下花器官呈现显著的表型差异,表明EG1的突变影响了水稻花器官的稳态发育。生理生化实验表明EG1是一个主要在线粒体定位的脂酶,其转录水平、蛋白稳定性和酶活性都具有高温依赖特性。重要的是EG1能够抑制大量下游基因在转录水平对环境的响应,其中包括一系列花器官特性决定基因。进一步的遗传分析证明花器官决定基因OsMADS1, OsMADS6和OsG1作用于EG1的下游来保证花器官的稳态发育。这些结果表明EG1通过介导一条高温依赖的线粒体脂酶途径来保证花器官决定基因的正常表达,进而促进在不同环境中花器官的稳态发育。这一发现揭示了一个调控植物花器官发育的新机制。(PLoS Genetics
 
 
研究发现小麦和玉米干旱易损性关键因素
 
在大约40%水量减少的情况下,小麦产量下降20.6%,玉米下降39.3%,小麦比玉米下降幅度稍小。玉米倾向于干旱时减产更严重,部分原因是玉米来自湿润地区。研究者也指出小麦在营养生长和生殖生长时期,敏感性比玉米更低。研究人员通过收集并分析了1980年至2015年经过同行审议、有关玉米和小麦干旱时期产量的发表文章,对所有有效数据进行汇总,结果显示玉米和小麦在干旱条件下有着显著性不同的产量,由此鉴定了能够决定玉米和小麦面临干旱时的产量易损性的环境变量和农艺因素相关的关键信息。研究也发现玉米在旱地与非旱地地域有相同的敏感性。虽然在地域间或不同土壤质地,未观察到有产量差异,但是发现旱地小麦比非旱地小麦更加倾向于产量减少。(PLoS One
 
 
棉花抗黄萎病研究进展
 
大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)是一种具有毁灭性的植物病原真菌,寄主非常广泛,它引起的棉花黄萎病是世界棉花种植区危害最为严重的真菌病害,不仅显著降低棉花产量而且大大降低纤维质量。大丽轮枝菌属于土传病菌,在土壤中形成微菌核抵抗不良环境存活达十年以上,至今生产上没有任何有效杀菌剂,因此,培育抗病棉花品种被认为是防治黄萎病的重要手段。研究人员从天麻中克隆到一个天麻抗真菌蛋白基因,命名为GAFP,并证明GAFP对包括黄萎病在内的多种真菌具有较好抗性,进一步筛选天麻基因组文库发现,天麻中存在着4个GAFP基因。通过对4个成员的活性比较研究发现,一个新的成员GAFP4在体内和体外都具有最强的抑菌活性,且带有胞间质定位的信号肽可以明显增强抗性。将GAFP4转入2个陆地棉栽培品种,并在山西运城、河南安阳和河北廊坊三地黄萎病病圃中进行连续三年黄萎病鉴定试验表明,GAFP4对不同生理型黄萎病菌株都具有非常明显的抗性,是一个有效的高抗棉花黄萎病蛋白。尤为重要的是,GAFP4转基因棉花在纤维产量上也有20.7% -51.7%的增加,因此,这项研究成果为通过植物基因工程手段攻克棉花的“不治之症”提供了可能。(Molecular Plant
 
 
发现植物氮固定的缺失环节
 
钙的运输是向植物释放信号,即氮固定细菌就在附近,触发根部的根瘤发育以储存这些细菌。钙移动发生在植物细胞的中心核。研究人员发现了一系列极为重要的蛋白,称为环核苷酸门控通道15s(CNGC15s),对钙向核内移动非常重要。CNGC15s促进钙向核内移动,使植物传递信息:氮固定土壤细菌就在附近。这使植物启动细胞和发育过程,有利于细菌共容,建立氮固定共生关系,进而实现氮固定。虽然,钙移动受限于植物细胞核内,却对整株植物将如何生长有巨大影响。(Science
 
 
RdDM介导的DNA甲基化与杂种优势无关
 
杂种优势是一种普遍而重要的生物学现象,已被广泛应用到作物育种中。植物杂种优势机制解析一直是国内外植物科学研究的重点和热点,DNA甲基化状态在杂种与亲本的变化和杂种表现的关系受到越来越多的关注。研究人员开发出一种新算法,在杂种中鉴定出将近3000个甲基化相互作用的区域。研究发现发生甲基化相互作用的区域富集了大量的siRNA。研究人员构建了调控RdDM途径的2个关键基因NRPD1和NRPE1的双突变体nrp1 nrpe1亲本,并获得了nrp1 nrpe1的F1杂交子代。研究发现,以上鉴定到的甲基化相互作用区域在nrp1 nrpe1的F1代中不再发生相互作用(A),表明RdDM是甲基化相互作用的主要调控因子。进一步分析发现,nrp1 nrpe1双突变的F1代依然保持着杂种优势(B),说明RdDM并没有参与到拟南芥杂种优势的调控中。该研究表明,尽管RdDM途径是植物DNA甲基化产生的主要途径,RdDM途径在杂种DNA甲基化模式与水平变化中起到重要的调控作用,但却不是调控杂种优势产生的表观遗传修饰因子。该发现首次明晰了DNA甲基化不能显著调控杂种优势的形成,为今后进一步解析杂种优势的表观遗传调控机制提供了重要线索。(PNAS
 
 
蛙类具有重要农业生态服务作用
 
从生态学角度看,蛙类常常被认为是稻田里的捕食者,它捕食各种各样的无脊椎动物。早期的观察研究发现蛙类主要取食鳞翅类lepidoptera、鞘翅类coleoptera、直翅类orthoptera、同翅类homoptera 和半翅目hemiptera等。它们是稻田害虫,将导致稻谷生产损失严重。因此,蛙类可能提供了非常重要的生态系统服务功能。研究人员在尼泊尔低地稻田区域开展蛙类农业生态系统服务功能的研究。在插秧3-4周之后,分旱季和雨季分别调查蛙类,并采用冲洗胃的办法获得所见蛙类的食性,籍此获得农田景观中蛙类提供生态服务的证据。发现蛙类取食高比例的作物害虫,但在季节间、物种间、甚至个体间均存在差异,其中旱季取食害虫最高。蛙类提供的生态服务不仅局限于作物害虫的控制,观察也发现其取食大量动物传染性疾病的重要带病者。因此,研究者鼓励农民和保护设计者在农业景观中发展虫害管理策略时考虑蛙类为重要的生物虫害的防控者。(Agriculture, Ecosystems and Environment
 
 

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