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生物技術前沿一周縱覽(2017年3月17日)

2017-03-17 14:46 | 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(2017317日)

植物光信號轉導調控研究取得新進展

 

COP1 (CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1) 是植物光信號轉導通路中的核心抑制因子。模式植物擬南芥中,COP1SPA (SUPPRESSOR of phyA-105) 蛋白形成十分緊密的復合體,作為E3泛素連接酶通過介導光信號的正調控因子泛素化降解來參與植物多個光控生長發育過程調控。研究發現除作為E3泛素連接酶發揮功能外,COP1/SPA復合體在持續黑暗培養的植幼苗中可通過非蛋白降解途徑來抑制光形態建成。研究結果顯示,COP1/SPA復合體可通過對植物激素油菜素內酯信號通路中重要負調控因子BIN2 (BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE 2)的活性抑制,促進另一類光形態建成抑制因子中的PIF3 (PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 3)蛋白穩定性來發揮功能。BIN2 編碼一個Glycogen synthase kinase 3類激酶,在黑暗條件下作用在COP1下游。研究發現BIN2PIF3的一個激酶,黑暗條件下可直接介導其磷酸化與降解。研究揭示了COP1抑制光形態建成的新作用層面,拓展了人們對于植物光形態建成精細調控的新認識。(PNAS

 

 

果實成熟受SlVPE3影響

 

果實成熟受到內外因素的共同調控,會發生顏色、香氣及硬度等變化。研究組對液泡加工酶(VPE,vacuolar processing enzyme,一種半胱氨酸蛋白酶)編碼基因SlVPE3在番茄果實成熟中的功能進行了研究。通過RNAi技術沉默SlVPE3后,研究人員發現番茄果實成熟期明顯推遲,且果實對病原菌更敏感,說明SlVPE3在果實成熟和抗病反應中發揮雙重作用。定量蛋白質組學研究顯示,SlVPE3影響果實中314個蛋白質的豐度,包括多個參與果實成熟和抗病反應的蛋白質。研究分析證實了蛋白酶抑制子KTI4SlVPE3發生相互作用。SlVPE3能夠直接加工KTI4,而KTI4沉默后果實抗病性顯著降低,顯示SlVPE3可能通過激活KTI4的方式調節果實抗病性。這一成果為解析果實成熟和抗病反應的轉錄后調控機制提供了依據。(Genome Biology

 

                                                             

蘋果遺傳多樣性及馴化特征方面取得進展

 

DNA序列差異的鑒定是解析重要生物學性狀的基礎。研究人員對30份蘋果種質資源進行了簡化基因組測序,獲得39,635個均勻分布在蘋果染色體上的單堿基多態性位點(SNPs)?;谶@些SNPs的遺傳學研究結果表明:蘋果野生種的遺傳多樣性顯著高于栽培蘋果,且栽培品種和野生種之間存在著雙向的基因流;栽培蘋果及其野生種連鎖不平衡(LD)衰減均非???,關聯分析能實現蘋果基因的精細定位;栽培蘋果與蘋果野生種連鎖不平衡區域(LD block)分別不同,且栽培蘋果多數LD block位于果實品質性狀QTL區間內,揭示了果實品質在蘋果馴化過程中受到了選擇。(Journal of Integrative Plant Biology

 

 

發現轉座子可抑制mRNA翻譯

 

水稻作為全世界最重要的糧食作物和模式植物之一,其基因組中含有大量的轉座子(transposable element),尤其是微小反向重復轉座元件(miniature inverted-repeat transposable element,MITE),這使水稻成為研究轉座子起源、轉座和功能的最佳模式植物。曾被認為是“垃圾DNA”的轉座子是真核生物基因組中重要的組成成分,在基因組進化過程中發揮著巨大作用。轉座子一般可分為反轉錄轉座子和DNA轉座子。研究人員發現存在于基因3′非翻譯區(3untranslated region)中的微小反向重復轉座元件(MITE)可以被植物內源DCL蛋白識別并切割,從而形成不完整的mRNA。這種mRNA可能會進一步影響自身的翻譯,而抑制翻譯產物的積累。人為切除該基因非翻譯區的MITE,則會上調此基因的翻譯產物。這些結果證實,DNA轉座子具有抑制mRNA翻譯的功能。(Nature Communications

 

 

 
D亞基因組是棉花纖維馴化遺傳學基礎

 

科學界對于棉花纖維馴化的遺傳學基礎并不是十分清楚。為揭示人工馴化對基因組的影響,研究者從全世界主要棉區收集了31份陸地棉野生種和321份馴化種進行基因組重測序研究。他們構建了陸地棉的首個綜合變異圖譜,并在全基因組范圍內鑒定了93個馴化選擇區間。這些區間包含大量功能基因,與陸地棉的一些主要農藝性狀的形成有關,例如株高、抗病性和纖維品質等。同時,研究人員對纖維品質相關性狀進行全基因組關聯分析,一共鑒定了19個顯著位點,其中有4個位點位于馴化選擇區間中。進一步研究表明,陸地棉A亞基因組中一些受到馴化選擇的基因與棉花纖維的長度相關;D亞基因組中一些與逆境響應相關基因,在馴化種中下調表達,可能促進纖維的伸長。此外,研究發現D亞基因組的類黃酮代謝關鍵基因受到馴化選擇,在馴化種中下調表達,可能與白色纖維的發育相關。

Nature

 

 

森林動態研究方面取得進展

 

植物種子生產的時空動態及潛在結實機制是決定種群動態及群落構建的重要生態過程。種子生產大小年(Mast seeding)即多年生植物種群的種子生產在年內同步且年際間高度變異的現象,這種生產格局在大量物種中都有出現。傳粉效率增加和捕食者飽食被認為是有利于mast seeding進化的兩個主要的選擇性壓力,而氣候條件則是一個直接的作用因子?;诖?,研究人員以長白山闊葉紅松25公頃樣地內,連續8年的野外種子收集數據為研究對象,檢測了群落內20個木本植物物種八年間的種子生產的變異性和同步性,并且驗證了傳粉效率假說以及氣象因子對種子生產的直接作用,即長白山溫帶闊葉紅松林群落水平的種子生產動態同時決定于進化中的選擇壓力(傳粉效率假說)和氣象因子的直接作用。而捕食者飽和假說在這八年的研究中僅僅表現出微弱的作用。(Journal of Vegetation Science

 

 

酰胺酶對藍細菌細胞間的物質交流

 

異型胞是魚腥藻屬絲狀藍細菌(Anabaena 7120)在氮源缺乏時為固氮而分化的特殊細胞,大約每隔10個營養細胞就會有一個異型胞,這種格式形成是生物界最簡單的二維格式之一,對真核多細胞的分化有著啟示作用,Anabaena 7120也被當作研究細胞分化和格式形成的模式生物。研究新發現一種能水解細菌肽聚糖層的酰胺酶(AmiC3)對藍細菌細胞之間的物質交流有重要作用。AmiC3定位在周質空間的細胞分裂環上,AmiC3的缺失突變體(M40)導致Anabaena 7120不能分化異型胞,通過小熒光分子的熒光淬滅恢復實驗證明M40細胞質之間的物質交流受損,減氮誘導條件下菌絲內異型胞分化信號分子HetRPatS的表達均出現紊亂。電鏡照片顯示M40nanopores的直徑遠小于野生型,說明AmiC3影響nanopores的擴張性,使得誘導異型胞分化的信號分子不能通過channels流通擴散,導致格式分化紊亂。該成果解釋了該領域先前電鏡下得到的channelsnanopores直徑結果相差甚遠的矛盾,促進了對藍細菌channels的形成機制的研究。PNAS

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