生物技术前沿一周纵览(2018年7月6日)

2018-08-21 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览(2018年7月6日)

 生物技术前沿一周纵览(201876日)

 

ABA分解代谢调控因子,并揭示其影响植物抗旱性的机制

 

脱落酸(abscisic acidABA)是植物干旱胁迫响应中的重要信号分子。ABA在植物体内的积累取决于ABA的生物合成和代谢。研究人员发现,干旱胁迫后,SVP在叶片中的表达上调,同时,SVP过表达会增强植物抗旱能力,说明SVP是拟南芥抗旱性的正调控因子。进一步研究发现,转录因子SVP的直接靶基因是ABA分解代谢基因CYP707A1/3AtBG1SVP抑制CYP707A1/3的表达,而增强了拟南芥叶片中AtBG1的表达,从而提高植物体内的ABA水平。研究人员进一步在svp突变体植株中过量表达AtBG1或是突变CYP707A1/3,结果发现svp突变体中ABA含量增加并且突变体的抗旱性增强。这些结果表明,SVPABA分解代谢的中心调控因子;SVPCYP707A1/3AtBG1途径在植物的抗旱性中起关键作用。Molecular Plant

 

 

PRR激活MAPK提高植物抗病性

 

植物通过位于细胞膜表面的模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)感知病原菌的存在,激活免疫反应。研究人员发现同源蛋白MAPKKK3MAPKKK5同为MPK3/6途径组份,作用于多个PRR下游。定位于胞质的类受体激酶第七亚家族(receptor-like cytoplasmic kinase subfamily VII, RLCK VII)成员,直接磷酸化MAPKKK5Ser599,从而正调控PRR介导的MAP`K激活、下游基因表达及植物的抗病性。激活后的MPK6能通过正反馈,进一步磷酸化MAPKKK5Ser682Ser692位点,由此增强MPK3/6通路的活性和抗病性。此外,MPK4级联通路也受到类似调控。RLCKs VII成员和MPK4通过磷酸化MEKK1Ser603位点,正调控MPK4通路的活性。(The Plant Cell

 

 

小麦等大基因组作物核心基因组低成本组装及新基因挖掘研究获进展

 

植物高度的遗传多态性为分子育种提供了丰富的遗传资源,目前普遍种植的小麦是6倍体,全基因组有17Gb,另外,广泛栽培的大麦、棉花、玉米、花生和大豆都具有Gb尺度的基因组,即便是覆盖度要求较低的重测序实验都需要极高的成本。该方法的理论依据在于调控基因活性的重要表观修饰普遍富集在基因及启动子区,通过免疫共沉淀技术及优化拼接方案从而有效获得基因及附近序列。对小麦中国春品种进行核心基因组组装获得的片段与基因区域高度吻合,能够高效挖掘新基因、调控区域及多态性位点。该方法已申请专利,其优势在于不依赖参考基因组序列,直接捕获基因及调控区序列,从而极大地降低群体核心基因组拼接的成本,有力地提高大基因组物种的分子遗传与群体遗传学研究效率。(Nucleic Acids Research

 

 

植物miRNA合成调控领域取得进展

 

在不同的生长发育阶段和受到外界生物、非生物胁迫时,生物体需要精细地调控基因的表达水平。研究人员利用生物化学、分子生物学和遗传学的手段,鉴定了SMA1调控miRNA合成的重要功能。该研究分离了一个发生点突变的sma1突变体,导致植株矮小、花和叶片等器官变小,进一步研究揭示SMA1miRNA合成的多个层面发挥功能:(1)调控RNA聚合酶II介导的pri-miRNA转录;(2)与DCL1加工复合体互作影响pri-miRNA的加工;(3)调控DCL1pre-mRNA 内含子的剪切,进而影响DCL1蛋白的表达水平。SMA1基因编码一个DEAD-box结构域蛋白,在真核生物中高度保守。其同源基因Prp28在酵母、动物中调控mRNA前体(pre-mRNA)内含子的剪切。由于在植物中SMA1功能缺失导致胚胎致死,该基因在植物中的功能一直未见报道。 该研究首次揭示了SMA1基因调控miRNA合成的新功能,也将为利用生物技术的手段改善农艺性状提供理论基础。(Nucleic Acids Research

 

 

水稻黄单胞菌效应子调控作物免疫新机制

 

黄单胞菌是一类能够侵染水稻、小麦、番茄以及十字花科等多种单子叶和双子叶植物的病原细菌。研究人员对水稻白叶枯病菌16non-TAL效应子的功能进行了系统分析,分离了在水稻黄单胞菌致病性中发挥关键作用的效应子XopK。研究发现XopK具有E3泛素连接酶活性,通过直接泛素化修饰水稻重要免疫受体激酶OsSERK2并介导其降解,抑制植物免疫反应从而促进病菌致病性。该研究揭示了水稻白叶枯病non-TAL效应子XopK的生化活性,阐明了其操控植物免疫的机理和在病菌致病过程中的功能。(New Phytologist

 

 

DNA复制起点识别复合物3-Å分辨率的冷冻电镜结构

 

DNA复制起始在真核生物细胞体中受到严格精密的调控。研究人员解析ORC-ARS305 DNA复合物的结构中,ARS305包含一段ARS高度保守序列(ARS consensus sequence, ACS)和一段B1元件序列,长度为72 bp。在这个结构中,ORC的六个亚基通过与磷酸骨架的非特异性以及与碱基的特异性相互作用环绕DNA,并在ACSB1位点使DNA发生弯曲。该结构的一个关键特征是Orc1的保守碱性氨基酸区域(Orc1-BPbasic patch)深深地插入ACS的小沟中进行序列特异的碱基识别。另外,酵母特有的具有物种特异性的位于Orc4 Wing Helix结构域(WHD)中的Helix InsertionOrc4-IH)嵌入ACS的大沟中,与相应的碱基形成疏水相互作用。重要的是,在ACS区域形成的这些碱基特异的相互作用的碱基都非常保守。此外,在B1区域中,也有类似的来自Orc2Orc5的碱性氨基酸区域插入到大沟和小沟中,与碱基相互作用,并使DNA弯曲。因此,酿酒酵母ORC高度序列特异性主要是通过ORC亚基的大沟、小沟插入基序与ACS保守碱基之间的特异性相互作用实现的。序列比对分析显示,所有真核生物Orc1N端都具有类似酿酒酵母的Orc1-BP;然而Orc4-IH却只是在酿酒酵母中存在。这些发现,很大程度上解释了不同物种ORC识别起始DNA特异性差异背后的原因。(Nature

 

 

种子植物进化获进展

 

现存种子植物包括苏铁类、银杏类、松柏类、倪藤类和被子植物五大支系,其中前四支为裸子植物。研究人员对裸子植物所有13个科进行了转录组测序,结合被子植物主要支系的基因组数据,采用系统发育基因组学方法,利用获得的1308个直系同源基因完全重建了种子植物五大支系间的进化关系,并探讨了种子植物进化关系重建中冲突产生的原因。多种分析的结果高度一致,倪藤类是松科植物的姐妹群(倪藤-松假说,Gnepine hypothesis)。同时,该研究还发现倪藤类与被子植物的分子进化速率相似,远高于其它种子植物,表明倪藤类与被子植物可能经历了相同的选择压。该研究还表明,倪藤类与被子植物间发生了分子趋同或同塑进化,导致了以往研究中倪藤类系统位置的巨大争议。(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences

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