生物技术前沿一周纵览(2017年7月28日)

2017-07-28 | 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(2017728日)

植物光信号转导及泛素连接酶激活新机制

 

光提供植物生长所需的能量,作为核心环境信号因子调控着植物各个阶段的生长发育。研究团队鉴定到促进PIF3降解的一组新的E3泛素连接酶SCFEBF1/2SCFEBF1/2正调控光形态建成。该研究发现,暗中生长的植物见光过程中,SCFEBF1/2可以通过泛素化PIF3促进其快速降解,该调控过程依赖于被光激活的光敏色素诱导的PIF3的磷酸化。SCFEBF1/2最早是作为乙烯途径核心转录因子EIN3E3泛素连接酶被鉴定出来的,在植物见光过程中,此前研究表明SCFEBF1/2可以通过促进EIN3降解来抑制乙烯信号进而促进光形态建成,本研究发现SCFEBF1/2可以促进代表性的光形态建成抑制因子PIF3的泛素化与降解,充分证明了SCFEBF1/2是植物中促进光形态建成的核心E3泛素连接酶,它可通过多方面整合光与乙烯信号来调控植物的发育。(Current Biology)

 

 

茉莉酸调控植物免疫的转录重编程机理

 

茉莉酸是来源于不饱和脂肪酸的植物免疫激素,其生物合成途径和化学结构与高等动物中的免疫激素前列腺素有极高的类似性。研究发现茉莉酸信号通路的核心转录因子MYC2通过正向调控机械损伤相关基因及病程相关基因等与抗病抗虫密切相关的基因的表达,实现植物对病虫侵害的有效防御。利用染色质免疫共沉淀-测序(ChIP-Seq)与全基因组表达谱-测序(RNA-Seq)相结合的手段,在番茄全基因组范围内确定了一系列MYC2直接结合的靶标基因。同时研究组发现MYC2直接结合的靶标基因中富含转录因子基因,表明MYC2是茉莉酸信号通路中高层级的转录调控元件。进一步研究表明,MYC2与其直接结合的次级转录因子形成一系列的转录级联调控模块(transcription module)。这些转录级联调控模块在免疫转录重编程的激活和级联放大中起至关重要的作用。(The Plant Cell

 

 
菟丝子在不同寄主间传递系统性信号

 

寄生是一种比较常见的互作关系。自然界中,菟丝子常常能够同时寄生在多个邻近的寄主上,从而将不同的寄主连接起来。研究人员创新性地提出了“菟丝子及其连接的不同寄主形成微群落”这一崭新概念,并且发现在这种微群落中,菟丝子能在不同寄主植物间传递有生态学效应的抗虫系统性信号。研究人员利用菟丝子将不同寄主植物进行了连接,当对其中一株寄主植物做昆虫取食处理后发现,被取食叶片产生了某种系统性抗虫信号,这些信号能够被运输到被处理植物的其它部分并诱导抗虫响应;更重要的是,系统性信号能够通过菟丝子传递到微群落中的其它寄主植物,从而诱导转录组和代谢物响应并提高其抗虫性。该系统性抗虫信号在不同物种间非常保守,甚至可以在不同科的寄主植物间传递并诱导抗虫性,而且茉莉酸(jasmonic acid)在此系统性信号的产生或传递过程中扮演着重要的角色。他们的研究还指出,菟丝子传导的抗虫系统性信号产生和传播速度非常快(大约1cm/分钟),而且还可以远距离传递(超过100cm)。(PNAS

 

 

植物叶片温度研究获新进展

 

随着全球变暖,植物的热适应成为人们关注的热点之一。研究人员以种植在相同环境下的20种元江干热河谷冠层优势植物和18种热带雨林冠层优势植物为研究对象,利用红外热像仪对植物叶片的温度进行研究,并摸索出了“三温法”(叶片温度-无蒸腾叶片温度-参考叶片温度),成功对叶片物理温度效应和蒸腾温度效应进行了原位测量和分离。研究发现,相同环境下,元江干热河谷地区的植物叶片温度普遍低于热带雨林植物;干热河谷地区的植物叶片较小,反射率较高,吸收率较小,总的物理降温效果优于热带雨林植物。水分缺乏的时候,物理降温在一定程度上缓解了高温对叶片的胁迫;另一方面,干热河谷地区的植物蒸腾速率普遍高于热带雨林植物,蒸腾降温较热带雨林植物高,在叶片解剖结构上也表现出更大的叶脉密度和气孔面积指数(气孔长度×气孔数量)。即使在雨季,元江干热河谷地区的温度也可能超过40°C,高效的蒸腾降温保证了光合作用的顺利进行,使这些植物以更高的光合速率尽可能多地合成干物质以弥补生长季较短的不足。(Functional Ecology 

 

 

平衡施肥均质化稻田土壤微生物群落结构

 

施肥是作物产量和农田土壤地力可持续的保障。研究人员研究了三种施肥方式(不施肥Control、平衡施用化肥NPK和秸秆还田OM)对我国亚热带6个水稻土细菌群落空间分异格局的影响。距离衰减模型显示,水稻土微生物群落的空间分异格局受到历史因素,如地域隔离的控制;但是相对于Control处理,NPKOM处理降低了群落结构的空间周转速率,即增加了区域微生物群落结构的相似性。人类当代活动的干预降低了历史因素对农田土壤微生物群落空间分异格局的影响,增加了农田土壤微生物群落结构的稳定性。(Soil Biology & Biochemistry

 

 

发现多能性获得中细胞器重塑的亚细胞水平事件

 

细胞由具有丰富膜结构的细胞器构成,而多能干细胞在命运转变中细胞器之间如何相濡以“膜”,一直不清楚。研究人员以Yamanaka三因子“SKOSox2, Klf4, Oct4)”诱导的体细胞重编程模型,发现线粒体外膜受体BNIP3L在重编程的早期(第5-7天)发生瞬时的高表达,这一受体使线粒体被自噬体识别,吞噬,然后与溶酶体融合降解。这一过程不要依赖于线粒体电势的降低,暨单个线粒体被降解的命运抉择不依赖其功能良好或丧失,而依赖于外膜受体BNIP3L。进一步的研究表明,内涵体相关蛋白RAB5参与到了SKO重编程中线粒体发生自噬的膜结构mitophagosome的形成。(Autophagy

 

CRISPR/Cas9打靶猴子基因,制造人类疾病的灵长动物模型

 

自闭症谱系障碍(autism spectrum disorders, ASD)儿童表现出社交障碍,刻板重复行为和兴趣狭隘等行为学特征。SHANK3基因突变在ASD病人中出现频率最高,是目前国际上公认的几个ASD高发致病基因之一。研究人员使用CRISPR/Cas9编辑技术在食蟹猴胚胎中打靶SHANK3基因,制备基因突变猴后代,最终获得了三只带有SHANK3基因突变的食蟹猴后代。SHANK3完全缺失导致一些突触后电子致密区蛋白如GluN2B, PSD95mGluR5显著下调,以及Homer1b/c的异常亚细胞定位。在负责高级认知功能和社交行为的大脑前额叶区域,他们发现突变猴的成熟神经元数目显著降低,而星形胶质细胞显著增加。突变猴的前额叶皮层神经元的树突棘密度也显著降低。由于SHANK3缺失的小鼠模型未表现出上述病理变化,这些结果表明SHANK3特异性调控灵长类胚胎大脑发育。(Cell Research

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