生物技术前沿一周纵览(2017年11月17日)

2017-11-17 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览(2017年11月17日)

 生物技术前沿一周纵览(20171117日)

GDSL酯酶OsGLIP1OsGLIP2通过脂类代谢调控水稻免疫反应和抑制抗病性

 

近年来研究指向脂类及其代谢物在植物和病原菌的互作中发挥着重要的作用,而酯酶催化了脂类的代谢。研究人员通过对水稻广谱抗病材料的表达组分析发现两个GDSL酯酶基因OsGLIP1OsGLIP2的表达受病原菌侵染和防卫激素水杨酸(SA)的抑制。OsGLIP1OsGLIP2蛋白可以催化4-硝基苯乙酯和4-硝基苯丁酯的水解,证明它们具有酯酶活性。OsGLIP1主要在叶片和叶鞘表达,而OsGLIP2主要在节和节间中有表达,表明它们具有组织表达互补的生物学功能。同时下调OsGLIP1 OsGLIP2基因的表达可以提高水稻对真菌和细菌病原菌的广谱抗病性,而OsGLIP1OsGLIP2 的过表达植株则增强对病原菌的敏感性。系统的蛋白定位研究发现OsGLIP蛋白的脂肪体和内质网的定位对于它们的免疫抑制功能是必须的。系统的酯类代谢谱分析表明,OsGLIP1 OsGLIP2系统调节不同酯类成分的动态平衡,尤其发现单半乳糖基二酰基甘油(monogalactosyldiacylglycerol, MGDG)和二半乳糖二酰基丙三醇(digalactosyldiacylglycerol, DGDG)在OsGLIP过表达的植物中累积,但在OsGLIP-RNAi的植株中下调。研究者进一步通过幼苗培养证明MGDGDGDG可以抑制免疫反应,降低植物的抗病性。因此OsGLIP1OsGLIP2是水稻抗病性的负调控因子。(PLOS PATHOGENS)

 

 

植物花粉管吸引的分子机制

 

在高等开花植物的繁殖中,受精过程是最为关键的一个环节,受到了复杂且精细的调控。不具有移动能力的精细胞依赖于花粉管的运送,最终在雌配子体实现成功受精。研究人员通过严格的体外生化实验,表明在拟南芥物种中,亮氨酸丰富重复基序型受体激酶 (LRR-RK) PRK6可以直接与花粉管吸引小肽LURE产生高亲和力的特异性相互作用。并通过解析AtLURE1.2-AtPRK6LRR复合物的结构,从原子水平阐明了PRK6受体激酶C末端识别LURE吸引肽的结构基础。该研究为PRK6作为LURE小肽的直接受体提供了证据,为更好地理解花粉管吸引的分子机制提供了线索。 (Nature Communications)

 

 

植物受体激酶BIR1参与植物免疫负调控的分子机制

 

植物与动物一样,也会受到很多病原微生物的侵袭。研究人员通过结构生物学研究方法,解析了BAK1LRR –BIR1LRR复合物的晶体结构,同时结合生化分析,体内遗传等多种方法,研究BAK1蛋白和BIR1蛋白之间的相互作用和在植物免疫调控方面的机制。结构研究表明,BIR1BAK1蛋白质胞外富含亮氨酸(LRR)结构域(BIR1LRR BAK1LRR)在体外可以形成稳定的复合物。BIR1BAK1相互作用氨基酸在BIR家族其他成员蛋白也高度保守。在拟南芥植物中,打破BAK1LRR-BIR1LRR之间相互作用的突变,也导致抗病相关基因表达上调,对病原菌抗性也明显增强。结构比对表明,BAK1LRRBIR1LRR相互作用面也参与BAK1LRR与其他LRR-RKs之间的相互作用面,这表明BIR1和这些LRR-RKs之间可能竞争性与BAK1相互作用,在没有外来不利因素发生时,BIR1通过与BAK1相互作用而抑制BAK1与其他蛋白之间的相互作用,进而进行免疫负调控。 (Cell Research)

 

 

出土幼苗叶绿体发育的分子开关

 

植物幼苗在土壤中萌发后,同时承受着土壤机械压力与光信号等多重环境因子的调控,依靠种子中存储的能量向上生长。研究通过转录组测序,分析发现EIN3能显著调控大量光合作用相关功能基因表达。电镜实验显示EIN3突变体存在严重的叶绿体发育缺陷,且黄化质体发育表型与先前报道的光通路核心转录因子PIF3突变体相似。分子遗传鉴定表明EIN3PIF3在调控叶绿体发育中互相依赖,缺一不可。进一步体内和体外生化实验发现EIN3PIF3蛋白有直接相互作用,并通过形成一个蛋白质复合体,直接结合到捕光蛋白家族LHC 基因的启动子上,共同抑制LHC基因的表达。最后,该研究通过转基因组成型高表达部分LHC基因,发现黄化质体能呈现出与EIN3PIF3突变体类似的发育缺陷表型,并在出土见光时遭受严重光氧化伤害。因此,该研究揭示EIN3PIF3形成一个互相依赖的转录调控元件,实现对上游机械压力与光信号环境因子的整合,并通过直接抑制LHC基因转录,调控幼苗出土中的叶绿体发育进程。(Plant Cell)

 

 

被子植物基部真双子叶类群花粉性状演化研究获进展

 

分子系统发育APG系统为被子植物的演化研究提供了全新的视角和基础框架。研究人员基于被子植物基部真双子叶类群(Basal Eudicots)最新的分子系统发育学研究结果,利用叶绿体基因片段matKrbcL构建该类群属级水平分子系统发育框架,对该类群41319620个花粉形态性状进行了演化重建分析。研究表明,花粉形状、大小、极面观、外萌发孔形状以及覆盖层纹饰等性状,在基部真双子叶类群中呈现出较高的多样性。部分花粉性状呈现出明显的演化趋势,包括萌发孔数目增多、外萌发孔形状由沟状向孔状演化、萌发孔位置由沿赤道分布向周面分布演化、覆盖层纹饰由简单向复杂演化;此外,复合萌发孔首次在该类群中出现。研究进一步揭示,在早白垩纪的巴列姆阶至阿尔必阶,花粉性状状态发生了集中转变,可能与该类群的快速辐射分化以及不稳定的气候地质历史事件有关。演化相关性分析发现,在基部真双子叶类群中,植物草本生长型与近球形花粉、木本生长型与扁球形花粉之间分别呈显著相关性。 (Annals of the Missouri Botanical Garden)

 

 

茉莉酸调控植物开花分子机理被揭示

 

植物开花的过程受到内外源因素、各种信号网络及众多基因的综合调控。茉莉酸调控植物开花的分子机理仍不清楚,研究发现茉莉酸激活的转录调控因子MYC2, MYC3MYC4MYC2/3/4)协同调控了拟南芥的开花诱导。表型分析表明,myc2/3/4三突变植物的开花时间明显比野生型提前。基因表达分析证实,在myc2/3/4突变体背景下,成花素基因FT的表达水平显著提高;同时,MYC2/3/4FT展现出相似的时空表达模式。染色质免疫沉淀实验结果表明,MYC2能直接结合FT基因的染色体区域并抑制其转录。此外,外源施加茉莉酸能有效抑制植物开花及FT基因的转录,但这一过程部分依赖于MYC2/3/4基因。综上所述,研究证实,在模式植物拟南芥中,茉莉酸通过其激活的转录因子MYC2/3/4来抑制FT基因的转录进而抑制植物开花诱导。(Molecular Plant)

 

 

特定化合物使年老细胞重返青春

 

随着年龄增长,人体内的组织和器官会更易感染疾病,一个重要原因在于:不断累积的大量衰老细胞失去继续分裂增生的能力,更重要的是,这些衰老细胞已完全不能对其内基因进行调控。研究团队向老化细胞中加入了从红酒、黑巧克力、红葡萄和蓝莓中天然提取的白藜芦醇类似物,加入后仅几个小时,这些细胞外观和行为方式表现出年轻化特征,开始再次分裂,端粒也开始变长。端粒被称作细胞寿命的“有丝分裂钟”,是染色体末端由DNA小片段与蛋白质复合体构成的结构,与端粒结合蛋白一起为染色体戴上“帽子”,其长短代表了细胞复制历史及复制潜能。(BMC Cell Biology) 

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