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生物技術前沿一周縱覽(2016年12月16日)

2016-12-16 15:30 | 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(20161216日)

應用CRISPR-Cpf1系統編輯水稻基因組

 

CRISPR-Cas系統外,最近發現CRISPR-Cpf1系統是一類新型的CRISPR-Cas系統,目前Cpf1已被成功應用于在人類細胞以及小鼠中進行基因組編輯,顯示其具有廣泛的應用前景,但是目前尚不清楚CRISPR-Cpf1系統能否在植物中能否發揮基因組編輯的功能。研究人員對兩種Cpf1,即LbCpf1以及AsCpf1進行了密碼子優化,同時配套以更適于Cpf1作用的crRNA表達系統,構建載體對水稻基因組中的多個位點進行靶向切割。實驗結果顯示LbCpf1能夠完成對水稻基因組進行有效編輯。該研究為植物基因組編輯提供了新的編輯工具,拓展了植物基因組的可編輯范圍。(Journal of Genetics and Genomics

 

 

UBL1基因調控玉米籽粒發育的分子機制

 

玉米作為一種重要的糧食和飼料作物, 在世界農業生產中扮演著越來越重要的角色。從基因層面上研究玉米籽粒發育, 不僅有助于我們認識其發育的分子機制, 而且有可能為玉米分子改良提供新的方法和途徑?;虮磉_調控在生物體發育過程中具有至關重要的作用,其調控過程主要有轉錄水平調控和轉錄后水平調控。到目前為止,在植物中轉錄后水平調控的相關研究報道還較少。研究人員發現玉米UBL1基因影響mRNA轉錄后的剪接,在玉米籽粒和幼苗發育中發揮著關鍵作用。研究表明UBL1基因具有核酸外切酶的活性,負責細胞內剪接體復合物的重要組分U6 snRNA的修飾,功能缺失導致其總量減少及部分3’末端修飾異常,從而造成mRNA的剪接障礙。轉錄組測序分析進一步證實了功能缺失突變體中部分基因存在內含子滯留。研究成果對揭示玉米籽粒發育和產量形成的分子基礎具有重要意義。 (Molecular Plant )

 

 

蔗糖代謝相關蛋白參與番茄果實成熟調控

 

糖類物質和色素是影響果實品質的重要因素,分別與果實風味和外觀品質有關。因此,揭示糖代謝與色素合成的相互關系對于理解果實成熟過程中多條信號途徑的互作具有重要意義。研究人員通過對番茄中蔗糖代謝相關過程的研究,揭示了蔗糖代謝相關蛋白SlVIF參與了番茄果實的色素合成、進而影響果實成熟的有關機制。通過對番茄中蔗糖代謝相關基因進行鑒定和表達分析,研究人員發現某些基因的表達與果實成熟過程中顏色的轉變存在相關性。進一步研究顯示,液泡轉化酶抑制子SlVIF通過與液泡轉化酶SlVI發生相互作用調節果實中蔗糖的代謝。研究人員通過基因沉默技術,發現降低SlVIF基因的表達能夠調節蔗糖代謝,影響果實中色素的合成,并延緩果實成熟;而超表達SlVIF則加速果實成熟。此外,研究人員還發現SlVIFSlVI均受到果實成熟的全局性調控因子RIN的直接調控。這些研究證實了糖代謝與色素合成存在重要聯系,糖類物質能夠通過調控色素合成的方式影響果實成熟。(Plant Physiology

 

 

研究人員探明高溫脅迫下植物熱激蛋白保護光合復合體的分子機理

植物應對高溫脅迫的反應是啟動體內大量熱激蛋白(heat shock protein,HSP)的合成,其中包括核基因編碼且定位于葉綠體的小熱激蛋白HSP21。研究人員通過多種活體和離體蛋白互作驗證手段和體系的運用,明確了PSII核心亞基為HSP21的保護靶點蛋白。蛋白互作驗證結果表明HSP21與光系統I (PSI)核心亞基PsaAPsaB未呈現明顯的互作特征,表明HSP21對于葉綠體光合復合體的保護作用具有選擇性。研究人員進一步利用微量熱泳動技術(Microscale Thermophoresis)深入解析了HSP21D1D2的結合動力學特征以及結合常數。同時,通過電鏡免疫組化技術,證實HSP21同時定位于葉綠體類核區和類囊體膜上,為闡釋HSP21的保護功能提供了堅實的細胞學基礎。該項研究進一步證實,HSP21作為典型的熱激響應基因,其高溫誘導表達受葉綠體逆向調控途徑關鍵組分GUN5的調控。突變體遺傳證據顯示,組成型表達HSP21可以顯著提高高溫脅迫敏感突變體gun5的存活率。上述研究進展為細胞核-質體信號互做參與植物高溫逆境脅迫適應機制提供了新的證據,進一步豐富和完善了植物細胞熱激反應的葉綠體逆向調控機制模型。Plant Journal

 

 

研究發現調節植物表觀遺傳沉默的新蛋白

 

在植物中,TEs通常是通過表觀遺傳學沉默機制調節的,包括DNA甲基化和組蛋白修飾。在擬南芥中,主動的DNA去甲基化是由一系列雙功能的DNA糖基化酶/酶執行的,包括ROS1、DME、二甲醚2DML2)和DML3。研究人員使用正向遺傳篩選,在擬南芥中確定了一對Harbinger轉座子衍生的反沉默因子HDP2HDP1。這兩個基因的功能缺失突變,不僅能引發轉基因和一些內源性TEs的沉默增強,而且也增加了DNA甲基化。類似于它們的Harbinger轉座子相對物,HDP1在細胞核中與HDP2相互作用。該研究小組提供的證據表明,HDP2HDP1是以前確定的IDM組蛋白乙酰轉移酶復合物的新組件,該復合物還包括IDM1、IDM2、IDM3MBD7。研究結果表明,HDP1HDP2是檢測位點上IDM1組蛋白乙酰轉移酶活性所必需的。此外,HDP2MBD7共有大量的染色質關聯的常見基因組區域。因此,這些數據表明, HDP1HDP2構成來自Harbinger轉座子的一個功能模塊,已被招募以在宿主組蛋白乙酰轉移酶復合物中發揮功能。HDP1HDP2模塊對于確定組蛋白乙酰轉移酶復合物的靶向特異性以促進DNA去甲基化并防止重要的表觀遺傳沉默,是非常重要的。Cell Research

 

 

P69GLK1之間相互作用得到證實

 

植物病毒感染通常會引起遺傳、激素和代謝的紊亂,導致疾病的癥狀,如葉片黃化,葉片扭曲、矮化、萎蔫、壞死等異常。研究人員進行了酵母雙雜交篩選,把P69用作誘餌對抗來自擬南芥幼苗的一個cDNA文庫,以確定P69相互作用的宿主蛋白。研究人員得到了15個蛋白質作為P69的陽性結合伙伴。酵母雙雜交實驗表明,P69通過GCT盒與GLKs結合。研究人員又在葉肉細胞原生質體中進行了雙分子熒光互補(BiFC)實驗,以進一步檢查P69是否以及在哪里與GLK蛋白相互作用。研究發現P69在葉肉細胞的細胞核中與GLK蛋白共定位和相互作用。研究人員還產生了過表達C-末端HA標記P69的轉基因株系,以及在P69-HAox轉基因株系與GLK1-Flagox株系的雜交后代中的P69-HAGLK1-Flag的免疫共沉淀。FLAG標記的GLK1(在GLK1 GLK2突變的背景下,GLK1-Flagox)。P69GLK1之間的相互作用,通過P69-HAox 轉基因株系與GLK1-Flagox 株系雜交后代的P69-HAGLK1-Flag的共免疫沉淀而得以證實。Molecular Plant

 

 

中等大小的種子具有最高的擴散適合度

 

種子大小會影響嚙齒動物對種子的取食及擴散,而動物對種子的選擇則可能會影響種子大小的進化。研究人員在西雙版納地區(21°55N, 101°16E)研究了嚙齒動物對雨林中的優勢植物假海桐(Pittosporopsis kerrii)種子大小的選擇,經過5年的研究,共追蹤了8460粒種子的命運,發現在擴散不同階段嚙齒動物對種子大小的選擇不同,甚至相反。研究發現,在擴散前期大種子更可能被搬運,因此在擴散前期階段大種子具有較高的擴散適合度;然而,當種子被貯藏后大種子更容易被挖掘及取食,因此在擴散后期階段小種子具有較高的擴散適合度。結合前期階段和后期階段的結果,發現中等大小的種子具有最高的擴散適合度。在擴散階段,種子的存活曲線與種子大小的頻率分布相似,因此在擴散階段嚙齒動物對種子大小的選擇可能影響了假海桐種子大小的進化。(Ecology

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