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生物技術前沿一周縱覽(2017年6月2日)

2017-06-02 11:31 | 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(201762日)

研究發現MYB3轉錄因子調控苯丙氨酸合成新分子機制

 

R2R3-MYB類轉錄因子在調控苯丙烷類次生代謝生物合成中起到重要的作用。在擬南芥MYB轉錄因子中,第4亞類的MYB3、MYB4、MYB7、MYB32轉錄因子因含有EAR 抑制基序而具有轉錄抑制活性,研究發現,MYB3的調控機制與MYB4、MYB7、MYB32完全不一樣,酵母雙雜交實驗發現MYB3能夠與LNK蛋白家族成員LNK1LNK2相互作用,這種互作依賴于LNK蛋白C端的保守基序R1R2,定點突變發現保守基序R1R2中的天冬氨酸(Asp,D)在互作中起到重要的介導作用,轉錄激活檢測分析證明了LNK1LNK2通過其N端的ENT結構域來調控MYB3的抑制子功能,上述研究工作深入揭示了MYB抑制子調控植物次生代謝物生物合成的分子機制,為植物代謝工程和品質改良提供了重要的理論基礎。Plant Physiology

 

 

植物NAD補救合成途徑解析和進化研究獲進展

 

NAD (尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸) 作為電子傳遞載體(輔酶)參與眾多的氧化還原反應而為廣大研究人員所熟知。研究人員發現在擬南芥是一類新型的N-甲基轉移酶(NANMT,At3g53140編碼)負責尼克酸N-甲基化化合物(又名葫蘆巴堿)的生成,同時尼克酸N-甲基化修飾是植物解毒NA的另外一種形式。全面的進化和生化分析結果表明,這類新型的尼克酸N-甲基轉移酶的功能來自參與植物木質素生物合成途徑的COMT(咖啡酸O-甲基轉移酶)基因的復制和功能分化。植物原始的COMT還保留微弱的NANMT活性,表明在植物漫長的進化過程中,NANMT活性的獲得促成Preiss-Handler途徑在陸生植物基因組得以保留的一個重要原因。(Plant Physiology)

 

 

研究揭示小麥幼穗發育基因調控特點

 

小麥穗的發育經歷二棱期、小穗發育期、小花發育期、小花成熟期等關鍵時期。研究人員通過對小麥幼穗發育早期的轉錄組分析發現,該過程中小麥基因表達活躍、表達模式多樣。根據基因表達的聚類分析及其特異階段的重要基因挖掘,發現了大量與幼穗發育相關的重要轉錄因子。其中,很多與模式植物如水稻的調控基因保守。該團隊同時對小麥幼穗的小分子核糖核酸(RNA)進行了分析,發現重要小分子RNAmiR159、miR167、miR319、miR396等高度表達,與其靶基因的表達模式協同,并能進行有效切割、調控。為了證明他們的分析結果的可靠性,該團隊對其中一個在小花發育期高表達的基因AGO1d進行了突變體分析。該基因在花藥的絨粘層特異表達;突變后使小麥的可育花粉數目大大下降,嚴重影響后期的每穗籽粒數。這一工作表明,轉錄組分析發現的調控基因在小麥花序的發育過程中發揮重要的作用。這些候選基因可為今后分子育種中開發分子標記和進行遺傳操作提供重要的信息。(Plant Physiology

 

 

研究人員發現黃萎病致病性調控新機制

 

轉錄因子介導的基因表達調控在病原侵染寄主過程中具有至關重要的作用,一直是植物病理學研究的熱點問題。研究團隊利用T-DNA插入突變技術構建近2萬份T-DNA插入突變體,通過致病性相關突變體高通量篩選出60多個致病相關突變體并定位了候選致病相關基因。發現其中一個突變體因編碼缺失鋅指結構域的Fungal_trans轉錄因子(VdFTF1)受到T-DNA破壞而無法侵染棉花,致病力嚴重缺陷。VdFTF1基因敲除、功能回補等遺傳學實驗證實該基因是大麗輪枝菌侵染寄主植物的關鍵功能基因,但不參與生長發育調控;亞細胞定位實驗證明VdFTF1編碼產物定位于細胞核,具有轉錄因子特性;VdFTF1基因缺失突變體和野生型菌株轉錄組分析表明,VdFTF1全局調控了致病相關基因表達來參與侵染寄主的致病過程,尤其是植物細胞壁降解酶類基因。通過大麗輪枝菌侵染過程跟蹤檢測,研究團隊進一步確定了VdFTF1調控植物細胞壁降解作用的基因網絡,并證實部分靶標基因與大麗輪枝菌致病性顯著關聯。該研究首次發現了大麗輪枝菌不含鋅指結構域的Fungal_trans類轉錄因子具有致病性調控功能,揭示了其調控植物細胞壁降解酶基因表達參與病原侵染寄主的致病新機制。(Molecular Plant Pathology)

 

 

棉鈴蟲交配調控作用新機制

 

化學通訊在昆蟲尋找配偶、食物以及產卵地點等過程中起著非常重要的作用。研究首先發現棉鈴蟲雌蛾揮發性信息素主成分的時間與交配高峰期不一致,進一步的研究發現不同日齡雌蟲腺體中11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)的含量與棉鈴蟲交配率成負相關,由此推測“性信息素次要組分Z11-16:OH可能參與調控棉鈴蟲的交配”。利用CRISPR/Cas9基因敲除棉鈴蟲感受Z11-16:OH的氣味受體16OR16),突變體雄蟲喪失了對11-十六碳烯醇Z11-16:OH的電生理反應以及驅避行為反應。更重要的是,突變體雄蟲不能區分性成熟和未成熟的雌蟲,在性信息素主成分的作用下與未成熟的雌蟲進行交配,使子代的孵化率和存活率顯著降低。 (Current Biology)

 

 

利用基因組編輯技術創制大豆晚花突變體

 

開花是植物由營養生長階段轉向生殖生長階段的重要標志,是植物發育過程中的關鍵環節。GmFT2a是大豆開花調控途徑中非常關鍵的整合因子,能夠促進開花和成花相關基因的表達。該研究組利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術定點敲除GmFT2a,獲得的純合突變體在北京夏季自然條件和長日照(16小時光照/8小時黑暗)、短日照(12小時光照/12小時黑暗)條件下均表現出明顯的晚花表型。研究發現CRISPR/Cas9GmFT2a的三個靶點處均可進行基因組編輯,介導的移碼突變產生了提前終止密碼子(premature termination codon,PTC),提前終止密碼子介導的mRNA降解(nonsense-mediated decay,NMD)機制使GmFT2a的轉錄水平大幅降低,并終止了相關蛋白的翻譯。研究中篩選獲得了“無外源基因”的GmFT2a定點敲除晚花突變體,這類突變體不含有轉基因元件、遺傳穩定、表型顯著。Plant Biotechnology Journal

 

 

 植物氣孔發育的特異性調控機制

 

氣孔是陸地植物表皮上微小的細孔,作為植物與外界環境進行氣體交換(主要是二氧化碳和水蒸汽)的重要通道,在調節植物光合作用、蒸騰作用以及水分利用中扮演著至關重要的角色。研究表明氣孔發育過程中:擬南芥分泌肽類激素表皮模式因子EPF(EPIDERMAL PATTERNING FACTOR)家族、富含亮氨酸的受體激酶ERECTA(ER)家族(包括ERECTA、ERL1、ERL2)和富含亮氨酸的受體蛋白TMM調控氣孔發育和形成。研究人員通過結構生物學的一系列研究方法,解析了ERL1LRR -TMMLRR、ERL1LRR-TMMLRR - EPF1、ERL1LRR-TMMLRR -EPF2、EPFL4-ERL2LRR 4種復合物的晶體結構,同時結合生化分析,遺傳互補等多種方法,發現并證明了ER家族可以與TMM形成組成型的復合物。只有這種復合物才是體內EPF1,EPF2,EPFL9真正的受體調控氣孔發育。(Genes & Development 

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