生物技术前沿一周纵览(2019年6月25日)

2019-06-25 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 BZRsBR信号通路必需的转录因子

 

甾醇类激素是促进动植物生长发育和维持生理功能的重要调节因子。研究发现,六重突变体bzr-h在光下和暗中的生长表型都与 BR 受体三重缺失突变体bri1brl1brl3 (bri-t) 以及BR合成缺失突变体dwf4cpd极其相似 RNAseq 研究结果表明,bri-tbzr-h突变体用1,说明bzr-hbri-t一样,对BR处理不敏感,证明BZRsBR 信号传导通路不可或缺的转录因子。同时该研究也证明了BR主要是通过转录调控的方式来调节细胞伸长,解释了为什么BR促进植物伸长的速度不如生长素快的现象。Molecular Plant

 

 

大豆盐胁迫早期信号放大的新机制

 

大豆作为我国战略性经济作物,其产量及种植面积受到土壤盐碱化的限制,全面解析植物盐胁迫调控机制,发掘大豆耐盐性改良的有效靶点是解决该问题的关键。研究利用稳定遗传的过表达和RNAi大豆转基因株系,发现GmSIN1 SALT INDUCED NAC 1NAC转录因子)既促进根的生长又提高植株盐胁迫耐受性。多年的田间实验结果表明,过表达GmSIN1转基因大豆在非盐、低盐及中盐田地中的产量性状均优于对照。GmSIN1作用机制的研究表明,GmSIN1参与介导盐胁迫早期的转录组响应,并通过直接结合ABA合成关键基因GmNCED3sROS合成关键酶基因GmRbohBs启动子上的特异性位点介导它们在盐胁迫早期的诱导表达。进一步研究发现,GmSIN1GmNCED3sGmRbohBs组成了正反馈环,实现盐胁迫初期信号到ABAROS信号的快速转化和放大,而ABAROS通过协同作用在合适的浓度范围中促进大豆根伸长及盐胁迫耐受性。The Plant Cell

 

 

研究揭示剪接复合体解离因子促进miRNA合成代谢的分子机制

 

MicroRNAmiRNA)是一类长度为20-24碱基的内源性非编码小分子RNA,其主要功能是在转录后水平负调控靶标基因的表达。研究通过候选基因筛选鉴定了一个参与miRNA生成的新成员ILP1。免疫共沉淀-质谱实验和一系列蛋白-蛋白相互作用实验表明,ILP1G-patch结构域蛋白NTR1存在强相互作用。结合物种间保守性分析,两者可能和RNA解旋酶PRP43一起共同介导植物内含子-套索RNA剪接复合体(Intron-lariat spliceosome)的解离。突变体分析表明,ilp1ntr1具有非常相似的发育和分子表型,具体包括发育迟缓、果荚簇生、对ABA超敏感、生物钟周期延长等发育表型和基因差异表达、RNA可变剪接异常、成熟miRNA表达水平广谱下降等分子表型。miRNA前体转录本(pri-miRNA)在ilp1ntr1突变体中均普遍下调,且该下调与pri-miRNA是否是否含有内含子无关。然而,对于在ilp1ntr1突变体中发生显著性可变剪接变化的编码基因,其基因表达却不受影响。上述结果表明ILP1NTR1调控pri-miRNA的表达和RNA可变剪接可能是相对独立的两个过程。研究人员通过一系列基于报告系统的体内实验和染色质免疫共沉淀-定量PCR等分子实验,最终揭示ILP1NTR1可能通过影响MIRNA基因的转录延伸促进miRNA生物合成。此外,该研究还发现,ILP1NTR1miRNA加工复合体成员DCL1SE存在相互作用,猜测这种互作可能有助于招募ILP1NTR1MIRNA基因的染色质区域。Nucleic Acids Research

 

 

植物适应性杂交渗入研究取得新进展

 

人类活动主导的全球气候变化是本世纪生态系统稳定性最大的威胁之一。研究人员发现生物应对环境气候危机时还有一种新的策略,学习新技能”。当物种甲面对干旱等环境选择压力时,如果其近缘物种乙的群体中已经存在适应性基因,即具有适应干旱等环境的技能”,并且两个物种之间可以发生杂交且后代可以生育,那么物种甲和物种乙的后代通过与物种甲不断地回交,最终物种甲就可以通过这种杂交渗入的方式,从物种乙”学”到帮助其适应干旱等环境的”技能”。他、研究人员利用群体转录组数据对我国青藏高原及邻近地区分布的两个柏木属物种(巨柏和干香柏)的进化历史进行了深入研究。结果表明,两物种之间存在较大的遗传分化且干香柏具有北部和南部两个谱系;进一步检测到巨柏和北部干香柏之间存在明显基因流,并且找到16个适应性渐渗基因,这些基因可能在北部干香柏适应高海拔地区多种环境压力时发挥了重要作用。Communications Biology

 

 

研究揭示紫色胡萝卜突变形成非紫色胡萝卜的分子机理

 

胡萝卜(Daucus carota L.),原产亚洲西南部,阿富汗为最早演化中心,栽培历史在3000年以上。最早驯化栽培的胡萝卜为紫色和黄色,而黄色胡萝卜被认为是由紫色胡萝卜突变而来。研究人员P3位点找到两个与花青苷合成相关的MYB基因,分别为DcMYB6DcMYB7DcMYB6转入拟南芥中表达能促使其合成花青苷,但转入橙色胡萝卜中却不能。DcMYB7转入拟南芥和橙色胡萝卜中表达都能促进花青苷合成。通过CRISPR/Cas9敲除全紫色胡萝卜‘Deep purple’中的DcMYB7基因,其肉质根变成了黄色,说明DcMYB7是决定花青苷合成的关键基因。进一步研究发现, DcMYB7的启动子由两种突变方式造成其在非紫色胡萝卜中表达量大大降低:第一种为DcMYB7发生了一次自我复制形成了一个无效的DcMYB8基因,DcMYB8基因插入到了DcMYB7启动子当中将其打断;第二种为两个转座子插入到了DcMYB7启动子当中将其打断,这两个转座子在胡萝卜基因组中存在大量的拷贝。该研究还发现了两个分别控制紫色胡萝卜中花青苷糖基化和酰基化修饰的关键基因DcUCGXT1DcSAT1,这两个基因的表达直接受到了DcMYB7的调控。Plant Physiology

 

 

研究人员发现植物布尼亚病毒“情商EQ”决定基因

 

根据2018年最新修订的国际病毒分类委员会病毒目录,已知负链RNA病毒—布尼亚病毒目病毒(Bunyavirales)包括4,853个种,其名称起始于1943年在非洲乌干达布尼亚韦拉地区分离到的新病毒—布尼亚韦拉病毒。植物挥发性萜烯类化合物是重要的抗性分子和关键的生态因子,调控了植物媒介昆虫,植物授粉昆虫,以及植物植物的生态互作。研究发现,TSWV可以通过感染辣椒,抑制辣椒基因组8号染色体的一个萜烯合酶Terpene synthase, TPS)富集区(60kb区段7个基因)的多个TPS基因的转录水平,降低多种辣椒挥发性单萜的生物合成和释放。昆虫行为学测定表明,这类单萜是媒介西花蓟马的趋避剂。由于目前尚无植物布尼亚病毒的遗传操作系统,研究人员通过异源病毒表达载体,鉴定了TSWV的非结构蛋白NSs是这种病毒“EQ”的决定因子。NSs抑制植物趋避剂单萜的生物合成,导致了对媒介昆虫的吸引作用。PLoS Pathogens

 

 

SAPK10-WRKY72-AOS1通路调控水稻防御白叶枯病

 

水稻是主要粮食作物之一。研究人员鉴定和证实了WRKY转录因子家族成员 WRKY72直接与茉莉酸(JA)合成关键基因AOS1启动子中的W-box顺式元件结合,增强AOS1DNA甲基化水平并抑制其转录,引起植株内源性JA水平的下降,最终造成植株对白叶枯病易感。进一步研究表明,依赖脱落酸(ABA)的SnRK2激酶SAPK10可通过磷酸化修饰WRKY72Thr129位点降低其对AOS1DNA结合能力,从而减轻对AOS1表达和JA合成的抑制。该研究揭示了水稻抗病防御反应以及植物激素ABA-JA相互作用的调控新机制,不仅可为激素在植物抗逆反应中的交互作用研究提供借鉴,而且在实践中为水稻的抗病育种提供理论依据。iScience

 

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