生物技术前沿一周纵览(2016年9月2日)

2016-09-02 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 发现水稻精细调控干旱应答新机制

 
脱落酸(ABA)作为一种逆境响应激素,在植物与逆境抗争中起到了举足轻重的作用。已发现两个同源的转录调控因子(OsbZIP23和OsbZIP46)在促进ABA信号传导和抗旱性方面有重要功能。进一步的研究揭示了水稻干旱应答的一个精巧的调控模式:在遭遇干旱胁迫时,水稻大量诱导并激活正调控因子OsbZIP46,促进干旱应答;在干旱胁迫末期以及恢复期,负调控因子MODD的表达量增加并双重抑制OsbZIP46的活性和稳定性,从而减弱或消除干旱应答并将其控制在合理程度,以实现干旱应答与其他生理进程的平衡。该研究揭示了水稻通过精细调控正负调节因子之间的拮抗作用,来实现高效合理的干旱应答的新机制,为后续水稻抗旱遗传改良提供了新思路。(Plant Cell
 
 
SAPK9基因可改善水稻抗旱性和产量
 
植物蔗糖非发酵-1相关激酶2(SnRK2)家族是脱落酸依赖和非依赖信号通路的核心,也参与调节植物非生物逆境。研究人员最近表征了水稻的一种SnRK2家族基因SAPK9。分析揭示SAPK9在抗旱水稻中表达更高,生殖期比营养期表达更高。最高表达量发现于叶片中,受到干旱胁迫和ABA处理时,基因发生上调。野稻来源的SAPK9在干旱敏感的籼稻中过表达,比野生品种的抗旱性提高。研究表明SAPK9是水稻ABA-介导的胁迫信号通路的正向调节子。过表达品系产量提高等相关性状是过表达品系花粉高受精率的结果。SAPK9基因在开发抗旱和高产作物上具有广阔前景。(BMC Plant Biology
 
 
发现大麦气孔性状和产量共同的数量性状位点
 
气孔是叶片表皮特异细胞组成的用于促进CO2摄取和水分蒸腾的器官。目前已知的控制气孔大小的机制是用于维持高水平光合作用的。科研人员最新开发了基因突变体小麦并进行了在温室和大田种植植株控制气孔的数量性状位点(QTL)的分析。研究材料为澳大利亚大麦RAC875品系和Kukri品系的杂交品种。相对于Kukri品系,抗旱的RAC875品系气孔更少,而且这两个品系其中的密度和大小也有所不同。分析显示气孔大小和密度呈负相关性,这表明其之间存在补偿效应。在染色体1A、1B、2B和7A上对控制气孔特性的数量性状位点的分析结果显示,这些位点中的一些染色体7A上的位点同样与穗的颗粒数和产量有关。这提示气孔性状的操作是一个潜在的增加大麦产量的方式。(BMC Plant Biology
 
 
植物耐盐碱的机制
 
科学家们正在研究植物如何调节自身的盐吸收。盐包含阳离子钠和阴离子氯。盐碱土壤里过高含量的氯对植物发育有毒害作用。但是,植物需要硝酸盐作为氮的来源,用来制造蛋白质和复制DNA。研究者鉴定了植物细胞中的两种阴离子通道SLAH1 和SLAH3主要负责调节硝酸盐和氯的通路。缺失SLAH1或SLAH3的转基因植物的树液仅仅含有一半的氯离子,但是硝酸盐含量保持不变,表明两个阴离子通道调节氯离子进入叶芽。研究者发现SLAH1不能传导阴离子,SLAH3主要传导硝酸盐。当两种阴离子通道放在一起,形成一个功能性复合体时,实验植物中硝酸盐和氯离子的含量差异发生改变。每次SLAH1进入复合体,SLAH3中的阴离子过滤器将从硝酸盐切换到氯,反之亦然。研究证实,实验植物根部接触的盐负荷越高,阴离子通道复合体中流失的SLAH1越多。该过程中,氯传导复合体逐渐发展成硝酸盐传导状态,允许植物保持硝酸盐吸收作为关键的氮来源,不会由于氯离子浓度升高带来的盐化作用而造成伤害。(Current Biology
 
 
超过1000种拟南芥植物的全基因组和表观基因组发布
 
拟南芥是一种模式植物,是植物科学界广受欢迎的研究对象。今天许多植物内部机理的相关知识都是来源于这种普通但遍布全球的草类植物。德国提宾根的普朗克发育生物学研究所Detlef Weigel和奥地利维也纳孟德尔分子植物生物学研究所的Magnus Nordborg领导的重大里程碑项目—《1001基因组计划》,最近完成了全世界收集的1135种拟南芥个体的基因组测序。新研究结果鉴定出6组不同的现代拟南芥植物。绝大多数拟南芥属于一组,都是冰河时代末期之后进化的,然后快速散播到全世界。其他5组在冰河时代末期之前进化,然后作为孤立的、遗传差异群体生存下来,分布在加纳利和佛得角群岛、西西里岛、北非和伊比利亚全岛。(Cell
 
 
解析甘蓝型油菜抗菌核病的防御相关蛋白
 
由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的白霉病,是重要油料作物甘蓝型油菜中最严重的疾病之一。研究人员对接种过野生型核盘菌1980菌株的油菜叶片、接种过非致病性突变菌株Ep-1PB油菜的叶片以及模拟接种的空白对照的油菜叶片的蛋白质组进行定量分析,其中接种过EP-1PB型菌株和模拟接种的油菜叶片中差异表达的蛋白质有79种,接种过1980型菌株和模拟接种的油菜叶片中差异表达的蛋白质有299种,接种过1980型菌株与接种过EP-1PB型菌株的叶片中差异表达的蛋白质有173种。12种差异表达蛋白相关的基因经qRT-PCR分析验证。研究发现氧化还原平衡、脂质信号、钙信号、组蛋白和DNA甲基化介导的转录调控和防御相关的蛋白质,如防卫素、防御素样蛋白和氰酸裂合酶等,有助于防御菌核病。(J. Proteomics
 
 
建立瞬时表达CRISPR/Cas9的基因组编辑技术体系
 
基因组编辑技术是最新发展起来的植物基因功能研究及定向育种的重要手段。研究人员通过CRISPR/Cas9 DNA或RNA瞬时表达,对六倍体小麦及四倍体小麦的7个不同基因进行了定点敲除,突变效率为1.0%~9.5%,且在T0代得到了不含外源基因的小麦纯合敲除突变体。瞬时表达CRISPR/Cas9的基因组编辑技术体系与常规的基因组编辑技术体系的定向突变效率相似。对突变体植物中32个潜在脱靶位点进行分析,发现通过瞬时表达CRISPR/Cas9 DNA或CRISPR/Cas9 RNA获得的突变体中均未发生脱靶效应,证明这两种方法具有更高的特异性。通过瞬时表达CRISPR/Cas9 基因组编辑技术体系获得的突变能稳定遗传,纯合突变体表现出相应的预期表型。该体系的建立,将会大大提高基因组编辑在植物中的生物安全性并促进基因组编辑在植物中的应用。(Nature Communications
 
 

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