生物技术前沿一周纵览(2016年12月16日)

2016-12-16 | 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(20161216日)

应用CRISPR-Cpf1系统编辑水稻基因组

 

CRISPR-Cas系统外,最近发现CRISPR-Cpf1系统是一类新型的CRISPR-Cas系统,目前Cpf1已被成功应用于在人类细胞以及小鼠中进行基因组编辑,显示其具有广泛的应用前景,但是目前尚不清楚CRISPR-Cpf1系统能否在植物中能否发挥基因组编辑的功能。研究人员对两种Cpf1,即LbCpf1以及AsCpf1进行了密码子优化,同时配套以更适于Cpf1作用的crRNA表达系统,构建载体对水稻基因组中的多个位点进行靶向切割。实验结果显示LbCpf1能够完成对水稻基因组进行有效编辑。该研究为植物基因组编辑提供了新的编辑工具,拓展了植物基因组的可编辑范围。(Journal of Genetics and Genomics

 

 

UBL1基因调控玉米籽粒发育的分子机制

 

玉米作为一种重要的粮食和饲料作物, 在世界农业生产中扮演着越来越重要的角色。从基因层面上研究玉米籽粒发育, 不仅有助于我们认识其发育的分子机制, 而且有可能为玉米分子改良提供新的方法和途径。基因表达调控在生物体发育过程中具有至关重要的作用,其调控过程主要有转录水平调控和转录后水平调控。到目前为止,在植物中转录后水平调控的相关研究报道还较少。研究人员发现玉米UBL1基因影响mRNA转录后的剪接,在玉米籽粒和幼苗发育中发挥着关键作用。研究表明UBL1基因具有核酸外切酶的活性,负责细胞内剪接体复合物的重要组分U6 snRNA的修饰,功能缺失导致其总量减少及部分3’末端修饰异常,从而造成mRNA的剪接障碍。转录组测序分析进一步证实了功能缺失突变体中部分基因存在内含子滞留。研究成果对揭示玉米籽粒发育和产量形成的分子基础具有重要意义。 (Molecular Plant )

 

 

蔗糖代谢相关蛋白参与番茄果实成熟调控

 

糖类物质和色素是影响果实品质的重要因素,分别与果实风味和外观品质有关。因此,揭示糖代谢与色素合成的相互关系对于理解果实成熟过程中多条信号途径的互作具有重要意义。研究人员通过对番茄中蔗糖代谢相关过程的研究,揭示了蔗糖代谢相关蛋白SlVIF参与了番茄果实的色素合成、进而影响果实成熟的有关机制。通过对番茄中蔗糖代谢相关基因进行鉴定和表达分析,研究人员发现某些基因的表达与果实成熟过程中颜色的转变存在相关性。进一步研究显示,液泡转化酶抑制子SlVIF通过与液泡转化酶SlVI发生相互作用调节果实中蔗糖的代谢。研究人员通过基因沉默技术,发现降低SlVIF基因的表达能够调节蔗糖代谢,影响果实中色素的合成,并延缓果实成熟;而超表达SlVIF则加速果实成熟。此外,研究人员还发现SlVIFSlVI均受到果实成熟的全局性调控因子RIN的直接调控。这些研究证实了糖代谢与色素合成存在重要联系,糖类物质能够通过调控色素合成的方式影响果实成熟。(Plant Physiology

 

 

研究人员探明高温胁迫下植物热激蛋白保护光合复合体的分子机理

植物应对高温胁迫的反应是启动体内大量热激蛋白(heat shock proteinHSP)的合成,其中包括核基因编码且定位于叶绿体的小热激蛋白HSP21。研究人员通过多种活体和离体蛋白互作验证手段和体系的运用,明确了PSII核心亚基为HSP21的保护靶点蛋白。蛋白互作验证结果表明HSP21与光系统I (PSI)核心亚基PsaAPsaB未呈现明显的互作特征,表明HSP21对于叶绿体光合复合体的保护作用具有选择性。研究人员进一步利用微量热泳动技术(Microscale Thermophoresis)深入解析了HSP21D1D2的结合动力学特征以及结合常数。同时,通过电镜免疫组化技术,证实HSP21同时定位于叶绿体类核区和类囊体膜上,为阐释HSP21的保护功能提供了坚实的细胞学基础。该项研究进一步证实,HSP21作为典型的热激响应基因,其高温诱导表达受叶绿体逆向调控途径关键组分GUN5的调控。突变体遗传证据显示,组成型表达HSP21可以显著提高高温胁迫敏感突变体gun5的存活率。上述研究进展为细胞核-质体信号互做参与植物高温逆境胁迫适应机制提供了新的证据,进一步丰富和完善了植物细胞热激反应的叶绿体逆向调控机制模型。Plant Journal

 

 

研究发现调节植物表观遗传沉默的新蛋白

 

在植物中,TEs通常是通过表观遗传学沉默机制调节的,包括DNA甲基化和组蛋白修饰。在拟南芥中,主动的DNA去甲基化是由一系列双功能的DNA糖基化酶/酶执行的,包括ROS1DME、二甲醚2DML2)和DML3。研究人员使用正向遗传筛选,在拟南芥中确定了一对Harbinger转座子衍生的反沉默因子HDP2HDP1。这两个基因的功能缺失突变,不仅能引发转基因和一些内源性TEs的沉默增强,而且也增加了DNA甲基化。类似于它们的Harbinger转座子相对物,HDP1在细胞核中与HDP2相互作用。该研究小组提供的证据表明,HDP2HDP1是以前确定的IDM组蛋白乙酰转移酶复合物的新组件,该复合物还包括IDM1IDM2IDM3MBD7。研究结果表明,HDP1HDP2是检测位点上IDM1组蛋白乙酰转移酶活性所必需的。此外,HDP2MBD7共有大量的染色质关联的常见基因组区域。因此,这些数据表明, HDP1HDP2构成来自Harbinger转座子的一个功能模块,已被招募以在宿主组蛋白乙酰转移酶复合物中发挥功能。HDP1HDP2模块对于确定组蛋白乙酰转移酶复合物的靶向特异性以促进DNA去甲基化并防止重要的表观遗传沉默,是非常重要的。Cell Research

 

 

P69GLK1之间相互作用得到证实

 

植物病毒感染通常会引起遗传、激素和代谢的紊乱,导致疾病的症状,如叶片黄化,叶片扭曲、矮化、萎蔫、坏死等异常。研究人员进行了酵母双杂交筛选,把P69用作诱饵对抗来自拟南芥幼苗的一个cDNA文库,以确定P69相互作用的宿主蛋白。研究人员得到了15个蛋白质作为P69的阳性结合伙伴。酵母双杂交实验表明,P69通过GCT盒与GLKs结合。研究人员又在叶肉细胞原生质体中进行了双分子荧光互补(BiFC)实验,以进一步检查P69是否以及在哪里与GLK蛋白相互作用。研究发现P69在叶肉细胞的细胞核中与GLK蛋白共定位和相互作用。研究人员还产生了过表达C-末端HA标记P69的转基因株系,以及在P69-HAox转基因株系与GLK1-Flagox株系的杂交后代中的P69-HAGLK1-Flag的免疫共沉淀。FLAG标记的GLK1(在GLK1 GLK2突变的背景下,GLK1-Flagox)。P69GLK1之间的相互作用,通过P69-HAox 转基因株系与GLK1-Flagox 株系杂交后代的P69-HAGLK1-Flag的共免疫沉淀而得以证实。Molecular Plant

 

 

中等大小的种子具有最高的扩散适合度

 

种子大小会影响啮齿动物对种子的取食及扩散,而动物对种子的选择则可能会影响种子大小的进化。研究人员在西双版纳地区(21°55N, 101°16E)研究了啮齿动物对雨林中的优势植物假海桐(Pittosporopsis kerrii)种子大小的选择,经过5年的研究,共追踪了8460粒种子的命运,发现在扩散不同阶段啮齿动物对种子大小的选择不同,甚至相反。研究发现,在扩散前期大种子更可能被搬运,因此在扩散前期阶段大种子具有较高的扩散适合度;然而,当种子被贮藏后大种子更容易被挖掘及取食,因此在扩散后期阶段小种子具有较高的扩散适合度。结合前期阶段和后期阶段的结果,发现中等大小的种子具有最高的扩散适合度。在扩散阶段,种子的存活曲线与种子大小的频率分布相似,因此在扩散阶段啮齿动物对种子大小的选择可能影响了假海桐种子大小的进化。(Ecology

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