生物技术前沿一周纵览(2018年12月21日)

2018-12-21 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览(2018年12月21日)

研究人员揭示SUMO 化修饰抑制植物持续免疫反应的分子机制

 

植物在生长过程中常常会受到一些病原微生物(如,真菌、细菌及病毒)的侵袭。TPR1 是一个转录抑制因子(transcriptional corepressor),它与 SNC1 和组蛋白去乙酰化酶 HISTONE DEACETYLASE 19 HDA19)形成复合物,正调控 SNC1 介导的免疫反应。该研究发现,TPR1 是一个 SUMO 底物,且第 282 位和 721 位赖氨酸是 TPR1 主要的 SUMO 化修饰位点。研究人员将这两个赖氨酸同时替换成精氨酸(TPR1[2KR]),抑制 TPR1 SUMO 化修饰、增强 TPR1 的转录抑制活性和 TPR1-HDA19 互作、减弱 TPR1-SNC1 互作,说明 TPR1 SUMO 化修饰抑制其转录抑制活性及 TPR1-HDA19 互作,并维持 SNC1/TPR1 复合物处在非活性状态。与此结果相符,TPR1[2KR] 转基因植株较TPR1转基因植株表现出更强的免疫反应,说明 SUMO 化修饰抑制 TPR1 介导的免疫反应。进一步研究发现 SUMO E3 连接酶SIZ1 TPR1 互作,并介导其 SUMO 化修饰。siz1 功能缺失突变体具有持续免疫表型。tpr1 突变部分恢复 siz1 突变体的持续免疫表型,说明 SIZ1 部分通过 TPR1 SUMO 化修饰抑制免疫反应。(Molecular Plant 

 

 

研究人员揭示植物光形态建成新机制

 

光为植物提供能量,并参与调节植物的生长发育过程。在这项研究中,体内试验证明,在红光照射下,具有活性的 PhyB N端可与 AGB1 相互作用。黑暗则会解除互作。通过检测相关遗传材料的下胚轴长度、子叶开度及叶绿素含量等表型,研究人员发现 PhyB 参与光形态建成部分依赖 AGB1。进一步研究 AGB1 PhyB 下游 PIF3  的遗传关系,发现 PIF3 作用在 AGB1 下游。生化实验证明 AGB1 可以与 PIF3 互作,并在红光下抑制 PIF3 的磷酸化,进而稳定 PIF3 蛋白。AGB1 可抑制 PhyB PIF3 的相互作用,另一方面,红光可诱导 AGB1 PIF3 蛋白的分离,活性的 PhyB 则促进这一过程。这些结果说明 PhyB-PIF3-AGB1 存在红光诱导的动态调节作用。(Molecular Plant 

 

 

鹅掌楸基因组破译,为解决木兰类植物、单、双子叶植物间演化关系的争议提供新证据

 

中国鹅掌楸 2N = 38),为木兰类木兰目木兰科鹅掌楸亚科鹅掌楸属植物。团队以三代 PacBio 测序技术为主,结合二代 Illumina 和光学图谱 Bionano 等测序技术对中国鹅掌楸基因组进行了测序和组装。前期流式细胞仪评估显示中国鹅掌楸基因组大小约为1.8 Gb,测序完成的组装大小为1.74 Gb,共包含3711 scaffoldsscaffold N50 的值达到3.53 Mb。基于F1代群体构建了鹅掌楸高密度遗传图谱,并将529个、共1.37 Gb scaffolds 挂载到了19个连锁群上。利用基因组注释流程 MAKER,共预测到 35269 个蛋白编码基因模型,其中83.59%的基因具有对应的功能注释结果。木兰类植物(magnoliids)共含四大目:木兰目(Magnoliales)、白桂皮目(Canellales)、樟目(Laurales)和胡椒目(Piperales),是主要被子植物(Mesangiospermae),即核心被子植物中较早演化出来的一支,对于理解被子植物的演化具有非常重要的意义。目前,木兰类植物、双子叶植物与单子叶植物之间的演化关系一直是研究的热点和争论的焦点。本研究首次基于全基因组研究,从分子水平揭示了鹅掌楸为代表的木兰类植物形成于单、双子叶植物分化之前。这一研究结果为解决长期困扰学术界关于木兰类植物、双子叶植物与单子叶植物之间的演化关系的争议,提供了新的重要证据。(Nature Plants

 

 

液泡维持植物生殖发育阶段磷稳态的新机制

 

磷素是植物生长发育必需的大量营养元素。液泡是植物细胞存储磷营养的主要场所。研究人员发现 VPT1的功能缺失激活 VPT3,但对 VPT2 没有影响。进一步研究发现,尽管 VPT3 基因突变不能改变植株对磷胁迫响应,但是它的缺失进一步降低 vpt1突变体液泡吸收磷的效率和适应低磷或高磷环境的能力。有意思的是, 在充分磷供应条件下,vpt1 vpt3双突变体出现磷在花组织过度积累,果荚变短和结实率下降等生殖发育受阻的表型。相反,降低磷供应或突变 PHO1(负责根茎长运输的磷转运蛋白)恢复了vpt1 vpt3的生殖发育。该研究阐明了 VPTs 类磷转运体通过调节液泡磷存储量,精细地调控植物系统磷稳态,保障各组织中的磷在生殖发育阶段时有序地流向生殖器官,最终储存到种子中。(Plant Physiology 

 

 

水稻响应盐胁迫的分子调控机理研究取得新进展

 

抗逆、高光效和固氮是作物育种研究的三大主题。研究人员发现,转录因子IDS1是水稻盐胁迫响应的负调控因子。IDS1可与一些盐胁迫响应基因LEA1 (LATE EMBRYOGENESIS ABUNDANT PROTEIN1)  SOS1 (SALT OVERLY SENSITIVE1)启动子结合,抑制这些基因的表达。进一步研究发现,IDS1可与转录抑制因子 TOPLESS-RELATED1 (TPR1) 和组蛋白去乙酰化酶 HDA1结合,形成IDS1-TPR1-HDA1复合体,抑制LEA1SOS1基因的表达。 该研究阐明了表观遗传学调控的植物逆境胁迫的分子机理并对水稻耐盐分子育种有重要的分子标记开发潜力和基础理论指导意义。(Plant Physiology

 

 

减数分裂细线期形态建成研究中取得新进展

 

响应调节因子(Response regulatorsRRs)参与了诸多生物学过程,涉及生物体的生长、再生、发育、胁迫反应等等。但是,对于响应调节因子在减数分裂过程中的作用还未见报道。研究人员发现,lepto1 突变体的花粉母细胞染色体停滞在前细线期状态,不能进一步组装进入典型的细线期染色体状态。并且性母细胞中没有 DSB 的形成,也没有减数分裂特异蛋白的组装,观察不到胼胝质的积累,最终表现为无花粉型花药的产生。LEPTO1 编码 OsRR24,属于B类响应调节因子,N端具有保守的 DDK MYB 结构域,C端具有转录激活活性,表明 LEPTO1 可能通过调控相关基因的表达,进而调节减数分裂细线期染色体的形态建成。该研究首次证明B类响应调节因子参与了减数分裂起始的遗传调控,为进一步解析响应调节因子的功能提供了直接证据。 The Plant Cell

 

 

花粉管免疫荧光标记法的新技术流程

 

花粉管是介导运送植物精细胞至雌配子体并完成受精的关键细胞,对植物的受精和育性以及作物产量具有重要的生物学功能和意义。研究人员整理、优化和发表了如何快速和可靠地运用蛋白质免疫荧光标记方法来研究花粉管中蛋白质的亚细胞定位与分布。整个实验包括2个关键的步骤:花粉管体外萌发和花粉管的固定与免疫荧光标记。从花粉管的萌发到免疫荧光检测完成总共需要2天时间。(Bio-Protocol

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