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生物技術前沿一周縱覽(2016年11月11日)

2016-11-11 18:47 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 生物技術前沿一周縱覽(20161111日)

 
十字花科植物自交不親和性的分子機制

 

在開花植物中,自交不親和性(SI)是避免自交和近交、從而保持其遺傳多樣性的一種普遍機制。在十字花科植物中,SI是由一個高度多態性的基因位點的變異單倍型介導的,稱為S位點,通常包含三個高度多態性的基因:SRK、SCRSLG。通過SRK胞外結構域(eSRK)對“自我”SCR進行高度特異識別,可誘導激活SRK激酶,觸發信號級聯反應來抑制“自我”花粉?,F在缺乏SRK識別SCR的根本結構機制,研究人員解析了eSRK9-SCR9復合物的晶體結構,SCR9可通過與來自一個eSRK9單體的一半hvII,以及來自第二個eSRK9單體的另一半hvII相互作用,誘導eSRK9的二聚化,而不涉及兩個SCR9分子之間的相互作用。上述研究首次闡明了十字花科植物SI的分子機制。(Cell Research

 

植物開花時間的表觀遺傳學調控

 

在多細胞真核生物中,PcG蛋白質在發育基因的表觀遺傳學沉默中發揮關鍵的作用。PcG蛋白可以介導抑制性組蛋白修飾或染色質組織,從而導致靶位點的轉錄抑制。多梳蛋白介導的沉默通常涉及PcG復合物招募,以及靶向染色體區域上的抑制傳播。研究人員在FLC上用于PcG沉默的成核區域中的一個順式調節DNA元素,和兩個同源反式作用表觀基因組學“reader”—— VAL1VAL2,控制著春化介導的FLC沉默。序列特異性reader可識別順式元件(稱為冷存儲元件)和一個壓制性標記H3K27me3,并與LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 (LHP1)直接結合,從而導致純化過程中FLC上成核區域中建立起H3K27me3峰值。本研究揭示了調控植物開花時間的表觀遺傳分子機制,為理解植物如何適時開花提供了重要的理論依據和新的應用靶點。Nature Genetics

 

發現控制水稻分蘗角度的新基因

 

分蘗角度(tiller angle)是植物結構的關鍵組成部分,對糧食產量有很大的影響。研究人員進行全基因組關聯研究(GWAS),使用兩個環境中的529個不同水稻品種(包括295個秈稻和156個粳稻品種),來確定控制分蘗角度的相關基因,最終確定了7個常見的數量性狀位點(QTL),包括主要基因TAC1,并在兩個環境中,分別確定了10個和13個獨特QTLs。在秈稻中確定的QTL比粳稻中多,3個主要的QTLs被固定在粳稻中,而在秈稻中卻是分離的,這說明在秈稻中觀察到的變異比粳稻中更為廣泛。研究人員在兩者中沒有發現共同的QTLs。在3號染色體上發現一個新基因TAC3,可控制著分蘗角度。TAC3傾向于在分蘗基部優先表達。 (PLo Genetics)

 

水稻中發現蛋白質轉運突變體

 

稻米中含有大量的貯藏蛋白質,它是稻米中僅次于淀粉的第二大物質。其中谷蛋白是水稻種子中含量最高的貯藏蛋白,占種子總蛋白的60%以上,是稻米蛋白品質改良的首選目標。研究人員通過大量篩選,獲得了一系列的水稻谷蛋白前體異常積聚的突變體,其中一份命名為glutelin  precursor  accumulation4 (gpa4)。研究發現,該突變體積累谷蛋白57-kDa前體,并在發育胚乳細胞中形成兩種ER衍生的非正常結構,顯示谷蛋白的ER輸出存在缺陷。GPA4編碼一個進化上保守的膜蛋白GOT1B,該蛋白定位于與順式高爾基體(cis-Golgi)相連的內質網輸出位點ERESsER  exit  sites)。GOT1B通過與COPIICoat  Protein  Complex  II)的組分Sec23c互作,調控COPII轉運囊泡的形成,從而有助于植物細胞中谷蛋白正確的ER輸出。本研究基本明確了GOT1B的功能,為探討真核生物中COPII組裝的調控提供了新的視角。The Plant Cell

 

揭示植物MAPK信號轉導機制

 

絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase, MAPK)是真核生物整合胞外信號與細胞反應的重要信號樞紐。但由于蛋白磷酸化的瞬時性,很難鑒定出MAPK的底物。研究人員利用組成型激活形式的MPK4為誘餌,篩選了擬南芥酵母雙雜交文庫并獲得了其互作蛋白MYB75。MYB75是一種R2R3類轉錄因子,調控花青素的積累。研究發現,MPK4MYB75在體內相互作用,且這種互作依賴于MPK4的激酶活性。MPK4參與了光誘導的花青素積累,與MPK4互作是MYB75調控花青素合成的功能所必需的。進一步研究發現,MPK4可被光信號激活。激活的MPK4磷酸化MYB75,且磷酸化主要發生在Thr126 Thr131位點。磷酸化使MYB75蛋白的穩定性增加,從而顯著促進花青素的合成,MYB75蛋白穩定性的增加并不依賴于E3泛素連接酶COP1。研究結果揭示了MPK4介導的MYB75磷酸化是光誘導的花青素積累所必需的。The Plant Cell

 

揭示控制桃口味和外形的相關基因

 

研究人員報告了與桃子12種重要性狀相關的基因區域,這些性狀影響桃子的口味和外形。其研究為未來育種提供了寶貴的基因數據。研究人員采集了129個桃子品種的基因組測序數據,其中既包括通過大力運用育種技術培育出的現代品種,也包括傳統地方品種和可食桃子的野生近緣品種。研究證據表明,與控制桃子口味的性狀相關的基因似乎主要是由中國農民在馴化桃樹之初所選擇的,而與桃子重量增加相關的基因似乎與更近期的培育相關。觀察到特定基因序列與桃子性狀存在大量關聯。研究結果不僅在農藝應用方面具有重要意義,而且還有助于解釋早期馴化和現代培育如何塑造了桃子這一重要水果的基因組。

Nature Communications 

 

 

miRNAABA響應和內穩態中起關鍵作用

 

miR165/166是一個研究最廣泛的miRNAs,已被證明參與了植物發育。研究表明,在種子萌發過程中和萌發后,通過減少miR165/166的表達水平,破壞miR165/166介導的靶標抑制,可導致干旱和低溫耐受表型以及ABA高靈敏度。ABI4可作用于一個miR165/166介導的通路的下游,并可能直接被miR165/166靶標調控。miR165/166介導的靶標負調控,對于維持ABA體內平衡是必不可少的,部分是通過調節BG1的表達,這將不活躍的ABA轉化為活躍的ABA。這些研究將miR165/166介導的調控模塊與ABA調控網絡聯系起來,并說明了miRNAABA響應和內穩態中的關鍵作用。(PLOS Genetics


 

 

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