生物技术前沿一周纵览(2018年11月2日)

2018-11-02 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览(2018年11月2日)

 生物技术前沿一周纵览(2018112日)

 

果实色泽调控因子的亚功能化

 

花青苷是植物次生代谢产物,属于黄酮类化合物家族,对植物和人类健康有着众多积极的作用。研究利用柑橘基因组平台优势结合蚝壳刺和紫皮柚这两份材料,找到了一个柑橘中新的调控花青苷的关键基因Ruby2,它与之前报道过的调控柑橘花青苷的Ruby1基因在柑橘第六号染色体上形成串联重复。在原始柑橘蚝壳刺中,Ruby1Ruby2分别促进果实和嫩叶中的花青苷合成,且Ruby2在叶片中的表达受到了甲基化的影响。在野生的品种紫皮柚中,Ruby1促进了果皮花青苷的合成,而普通柚子果皮不积累花青苷是由于Ruby1基因启动子核心元件突变使得启动子失活导致的。Ruby2基因在紫皮柚中,由于基因编码区的突变产生了一个短的蛋白序列,使得Ruby2基因在紫皮柚中作为一个花青苷合成的抑制子存在。(Nature Plants 

 

 

缺氮引起叶片衰老

 

氮是植物生长发育过程中最重要的常量营养元素,缺氮会引起植物叶片衰老。ORE1 是调控拟南芥叶片自然衰老的关键转录因子,ORE1 过表达会诱导叶片提前衰老,而 ore1 株系则表现出叶片衰老延迟的症状。研究发现,与 WT 相比,nla  pho2 植物在缺氮条件下叶片快速衰老,而ore1, nla / ore1  pho2ubc24/ ore1 植物的叶片持续保持绿色,表明 ORE1 NLA PHO2UBC24)的下游起作用。NLA 过表达株系中,叶片衰老显著延迟,而 nla, pho2ubc24 中过表达 ORE1 导致叶片提前变黄并且生长受到抑制。进一步研究发现,缺氮会引起衰老相关基因的表达,在 nla  pho2ubc24)突变体中,衰老相关基因RNS3, SINA1, BFN1, SAG29 VNI2的表达水平比 WT 2-4倍,但是在 ore1 突变体中过 NLA 后,这些基因表达降低了2-10倍。这些结果表明,ORE1 NLA 分别是缺氮诱导的叶片衰老的正调控因子和负调控因子。(Nature Plants

 

 

水稻离子组自然变异的遗传基础

 

植物需要至少14种必需的矿物质营养元素和多种有益元素,用于生长、发育和抵抗生物及非生物胁迫。研究团队利用529份水稻种质材料,在对17种元素性状的关联分析中,共发现了72个具有高度重复性的关联位点,其中32个位点在不同试验地点被重复检测到,40个位点在同一试验点的不同田间试验中被重复检测到。在候选基因的挖掘中,预测了42个位点的候选基因,并对其中三个位点的候选基因进行了功能验证,包括OsHKT1;5OsMOT1;1Ghd7OsHKT1;5是一个已知的钠转运蛋白,对其单倍型分析进一步确认了它在自然群体中发生功能变异的效应位点;OsMOT1;1是一个拟南芥钼转运子AtMOT1的同源基因,通过转基因方法证实了其在水稻中的钼转运功能及自然变异机制;Ghd7是一个已知的抽穗期及产量性状基因,通过近等基因系和转基因材料证实了其影响水稻植株体内的氮含量。该研究为稻米营养品质的遗传改良提供了可用的遗传位点及一定的理论基础。(The Plant Cell

 

 

研究解析植物卵菌DNA甲基化调控机制及其全基因组修饰图谱

 

卵菌包括多种重要的植物病原菌:如疫霉菌、霜霉菌、腐霉菌、白锈菌等,广泛危害粮食作物、蔬菜花卉以及大量林木,严重威胁全球粮食安全和生态安全。研究以重要农作物病原菌马铃薯晚疫病菌和大豆疫病菌为对象,系统性地开展了疫病菌基因组 DNA 上存在的两种甲基化修饰(5mC6mA)研究。该研究在检出水平未检测到这两个基因组中存在 5mC 修饰及其甲基转移酶;而 6mA 甲基转移酶则在卵菌中出现基因扩张,6mA 修饰位点则往往与低表达基因共定位,并在转座子和基因组变异较快的区域富集。此外,转座子和部分致病相关基因在 6mA 修饰酶的敲除突变体中更加活跃,提示 6mA 修饰在植物卵菌的致病性变异和塑造基因组结构中具有潜在的重要功能。该研究报道的卵菌甲基化修饰图谱及其调控机制将为进一步解析卵菌致病性、抗药性等重要性状的的变异机制提供理论基础。( Genome Biology 

 

 

玉米调控生长与抗病平衡的遗传基础和分子机制

 

自然环境下,植物生长面临生物和非生物胁迫等复杂的外界环境。众多研究揭示激素间的互作在调控生长和防御过程中起着重要作用。研究人员通过图位克隆方法获得了一个抗病 QTL 基因, ZmAuxRP1,它能够显著提高玉米对茎腐病的抗性,对穗粒腐病也同样有效。该基因编码一个生长素调节蛋白,位于玉米叶绿体基质中。ZmAuxRP1 高表达时根生长加快,但抗性降低;表达量低时恰好相反。进一步研究发现,ZmAuxRP1 促进生长素 IAA 的合成,但抑制次生防御物质苯并噁唑嗪酮(benzoxazinoids, BXs)的合成。IAA BXs 的生物合成具有共同的前体吲哚-3-甘油磷酸(IGP)。在正常生长条件下,ZmAuxRP1 的表达量较高,IGP 主要流向 IAA 的合成;当病原菌侵染时,ZmAuxRP1 表达量显著下调,IGP 主要流向 BXs 的合成,表现抗病;当病原菌消失时,ZmAuxRP1 的表达量回复到常态,又恢复正常生长。然而,有关病原菌调控 ZmAuxRP1表达,ZmAuxRP1 调节 IGP 分配等分子机制有待进一步研究。ZmAuxRP1 的克隆,有助于我们了解植物激素调控生长与防御平衡的遗传基础,也为玉米抗病分子育种提供了重要资源。(Molecular Plant

 

 

植物三萜化合物代谢组学研究新进展

 

在漫长的进化进程中,植物为适应复杂环境和满足自身发育过程,合成出数量巨大、结构异常丰富的次生代谢产物。前沿测序技术的突破和成本的下降,大大加速了植物次生产物的代谢研究。近几年,随着组学大数据技术的飞速发展,通过整合基因组、转录组、代谢组以及蛋白组等多种组学技术,发掘控制植物次生代谢产物合成、调控、转运等过程的关键基因已越来越普遍,必将加速未来利用合成生物技术改良作物的品质和开发其潜在商业价值的进程。该综述对植物次生代谢研究进展的总结和介绍,将为后续植物次生代谢研究提供借鉴和参考,对推动植物次生代谢研究和相关产业化应用具有积极意义。(The Plant Journal

 

 

青藏高原树木生态弹性显著增强

 

高寒地区的树木生长通常被认为对极端气候响应敏感。但同时树木存在一定的生态弹性去抵抗环境胁迫并从中恢复。研究人员利用青藏高原柏树分布区28个样点849棵树的树木年轮数据定量化了有器测气候资料以来3次极端干旱事件中的树木生态弹性。分析发现,森林中树木抵抗力持续减弱,恢复力持续增强,同时对应的高抵抗力区域缩减,高恢复力区域扩张。研究首次提出,树木生态弹性不仅响应干旱强度和日温差的变化,同时也受到树木生长一致性的影响。研究结果表明,青藏高原树木通过提高恢复力而保持原有生长状态,但持续降低的抵抗力同时给森林健康带来了潜在的风险。这一成果有助于对未来气候情景下森林树木生态弹性的评估。(Global Change Biology

 

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