生物技术前沿一周纵览(2016年11月11日)

2016-11-11 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 生物技术前沿一周纵览(20161111日)

 
十字花科植物自交不亲和性的分子机制

 

在开花植物中,自交不亲和性(SI)是避免自交和近交、从而保持其遗传多样性的一种普遍机制。在十字花科植物中,SI是由一个高度多态性的基因位点的变异单倍型介导的,称为S位点,通常包含三个高度多态性的基因:SRKSCRSLG。通过SRK胞外结构域(eSRK)对“自我”SCR进行高度特异识别,可诱导激活SRK激酶,触发信号级联反应来抑制“自我”花粉。现在缺乏SRK识别SCR的根本结构机制,研究人员解析了eSRK9-SCR9复合物的晶体结构,SCR9可通过与来自一个eSRK9单体的一半hvII,以及来自第二个eSRK9单体的另一半hvII相互作用,诱导eSRK9的二聚化,而不涉及两个SCR9分子之间的相互作用。上述研究首次阐明了十字花科植物SI的分子机制。(Cell Research

 

植物开花时间的表观遗传学调控

 

在多细胞真核生物中,PcG蛋白质在发育基因的表观遗传学沉默中发挥关键的作用。PcG蛋白可以介导抑制性组蛋白修饰或染色质组织,从而导致靶位点的转录抑制。多梳蛋白介导的沉默通常涉及PcG复合物招募,以及靶向染色体区域上的抑制传播。研究人员在FLC上用于PcG沉默的成核区域中的一个顺式调节DNA元素,和两个同源反式作用表观基因组学“reader”—— VAL1VAL2,控制着春化介导的FLC沉默。序列特异性reader可识别顺式元件(称为冷存储元件)和一个压制性标记H3K27me3,并与LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 (LHP1)直接结合,从而导致纯化过程中FLC上成核区域中建立起H3K27me3峰值。本研究揭示了调控植物开花时间的表观遗传分子机制,为理解植物如何适时开花提供了重要的理论依据和新的应用靶点。Nature Genetics

 

发现控制水稻分蘖角度的新基因

 

分蘖角度(tiller angle)是植物结构的关键组成部分,对粮食产量有很大的影响。研究人员进行全基因组关联研究(GWAS),使用两个环境中的529个不同水稻品种(包括295个籼稻和156个粳稻品种),来确定控制分蘖角度的相关基因,最终确定了7个常见的数量性状位点(QTL),包括主要基因TAC1,并在两个环境中,分别确定了10个和13个独特QTLs。在籼稻中确定的QTL比粳稻中多,3个主要的QTLs被固定在粳稻中,而在籼稻中却是分离的,这说明在籼稻中观察到的变异比粳稻中更为广泛。研究人员在两者中没有发现共同的QTLs。在3号染色体上发现一个新基因TAC3,可控制着分蘖角度。TAC3倾向于在分蘖基部优先表达 (PLo Genetics)

 

水稻中发现蛋白质转运突变体

 

稻米中含有大量的贮藏蛋白质,它是稻米中仅次于淀粉的第二大物质。其中谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白,占种子总蛋白的60%以上,是稻米蛋白品质改良的首选目标。研究人员通过大量筛选,获得了一系列的水稻谷蛋白前体异常积聚的突变体,其中一份命名为glutelin  precursor  accumulation4 (gpa4)。研究发现,该突变体积累谷蛋白57-kDa前体,并在发育胚乳细胞中形成两种ER衍生的非正常结构,显示谷蛋白的ER输出存在缺陷。GPA4编码一个进化上保守的膜蛋白GOT1B,该蛋白定位于与顺式高尔基体(cis-Golgi)相连的内质网输出位点ERESsER  exit  sites)。GOT1B通过与COPIICoat  Protein  Complex  II)的组分Sec23c互作,调控COPII转运囊泡的形成,从而有助于植物细胞中谷蛋白正确的ER输出。本研究基本明确了GOT1B的功能,为探讨真核生物中COPII组装的调控提供了新的视角。The Plant Cell

 

揭示植物MAPK信号转导机制

 

丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase, MAPK)是真核生物整合胞外信号与细胞反应的重要信号枢纽。但由于蛋白磷酸化的瞬时性,很难鉴定出MAPK的底物。研究人员利用组成型激活形式的MPK4为诱饵,筛选了拟南芥酵母双杂交文库并获得了其互作蛋白MYB75MYB75是一种R2R3类转录因子,调控花青素的积累。研究发现,MPK4MYB75在体内相互作用,且这种互作依赖于MPK4的激酶活性。MPK4参与了光诱导的花青素积累,与MPK4互作是MYB75调控花青素合成的功能所必需的。进一步研究发现,MPK4可被光信号激活。激活的MPK4磷酸化MYB75,且磷酸化主要发生在Thr126 Thr131位点。磷酸化使MYB75蛋白的稳定性增加,从而显著促进花青素的合成,MYB75蛋白稳定性的增加并不依赖于E3泛素连接酶COP1。研究结果揭示了MPK4介导的MYB75磷酸化是光诱导的花青素积累所必需的。The Plant Cell

 

揭示控制桃口味和外形的相关基因

 

研究人员报告了与桃子12种重要性状相关的基因区域,这些性状影响桃子的口味和外形。其研究为未来育种提供了宝贵的基因数据。研究人员采集了129个桃子品种的基因组测序数据,其中既包括通过大力运用育种技术培育出的现代品种,也包括传统地方品种和可食桃子的野生近缘品种。研究证据表明,与控制桃子口味的性状相关的基因似乎主要是由中国农民在驯化桃树之初所选择的,而与桃子重量增加相关的基因似乎与更近期的培育相关。观察到特定基因序列与桃子性状存在大量关联。研究结果不仅在农艺应用方面具有重要意义,而且还有助于解释早期驯化和现代培育如何塑造了桃子这一重要水果的基因组

Nature Communications 

 

 

miRNAABA响应和内稳态中起关键作用

 

miR165/166是一个研究最广泛的miRNAs,已被证明参与了植物发育。研究表明,在种子萌发过程中和萌发后,通过减少miR165/166的表达水平,破坏miR165/166介导的靶标抑制,可导致干旱和低温耐受表型以及ABA高灵敏度。ABI4可作用于一个miR165/166介导的通路的下游,并可能直接被miR165/166靶标调控。miR165/166介导的靶标负调控,对于维持ABA体内平衡是必不可少的,部分是通过调节BG1的表达,这将不活跃的ABA转化为活跃的ABA。这些研究将miR165/166介导的调控模块与ABA调控网络联系起来,并说明了miRNAABA响应和内稳态中的关键作用。(PLOS Genetics


 

 

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