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生物技術前沿一周縱覽(2018年11月9日)

2018-11-09 17:51 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽(2018年11月9日)

 生物技術前沿一周縱覽(2018119日)

 

水稻逆境脅迫機理研究上取得新進展

 

抗逆、高光效和固氮是作物育種研究的三大主題。逆境脅迫是植物在整個生長發育階段需要面對的環境刺激注册送28元满100提现。因此,解析作物應對并適應逆境脅迫的分子機理是作物穩產分子育種的前提和基礎注册送28元满100提现。該研究以水稻為材料,首次揭示轉錄因子蛋白IDS1參與了水稻的耐鹽性。同時,還發現了IDS1能與其他蛋白相互作用形成信號復合體,通過表觀遺傳學機制來控制靶基因的表達。該研究首次闡明了表觀遺傳學調控的植物逆境脅迫的分子機理并對水稻耐鹽分子育種有重要的分子標記開發潛力和基礎理論指導意義注册送28元满100提现。(Plant Physiology

 

 

類受體蛋白整合激素信號調節植物根細胞發育新機制

 

植物細胞命運決定主要依賴于位置信息及細胞間的信號傳遞。研究人員前期工作中發現 RLP44 參與 BR 信號途徑的激活,因此作者檢測了一系列BR信號突變體的木質部發育情況,發現只有 BR 受體 BRI1 相關突變體具有大量分化的木質部細胞,說明植物木質部發育與傳統的 BR 信號途徑無關,僅依賴 BRI1 蛋白。RLP44 可以與 PSK 受體 PSKR1 相互作用,同時 pskr 突變體也表現出與 rlp44 類似的表型,外源施加 PSK 可以回復 rlp44 突變體表型,說明 RLP44 在木質部發育過程中的作用使經由PSK信號途徑起作用的注册送28元满100提现。進一步研究發現,RLP44 可以分別促進 BRI1 PSKR1 兩個受體蛋白與其共受體蛋白的相互作用,其轉錄水平受到 BRI1 的調控?;谝陨线@些結果,研究人員認為 RLP44 可能是一個中間調節子,通過調節受體與共受體的相互作用參與 BR PSK 介導的信號途徑,同時也被 BRI1 反饋調控,由此調控植物細胞命運。該研究揭示了細胞膜定位的類受體蛋白介導的動態平衡機制在植物生長發育過程中的作用注册送28元满100提现。(PNAS 

 

 

研究揭示輔助因子對藍細菌固碳蛋白復合系統自組裝的調節

 

藍細菌已經進化出一種特殊的細胞器--羧酶體注册送28元满100提现,可以高效地將二氧化碳轉化為糖注册送28元满100提现注册送28元满100提现,這一過程稱為碳固定。研究以藍細菌聚球藻 (Synechococcus elongatus PCC7942) 為材料,采用分子生物學、生物化學注册送28元满100提现、生物信息學和活細胞顯微鏡技術,發現將 RbcX 編碼基因敲出可以誘導細胞內二磷酸核酮糖羧化酶 (RubisCO) 在羧酶體中的表達含量注册送28元满100提现,并影響羧酶體在細胞內合成的數量注册送28元满100提现、體積和分布。RbcX 廣泛存在于藍細菌、藻類和植物中。在許多藍細菌中,RbcX 被確定為 Rubisco 形成的輔助蛋白注册送28元满100提现,參與 Rubisco 酶的合成注册送28元满100提现。該研究結果表明注册送28元满100提现,在聚球藻中 RbcX 實際上是羧基體的結構組分之一,介導羧基體的合成,從而揭示了 RbcX 在藍細菌中的新功能。(Plant Physiology 

 

 

受體類激酶RLK902調控植物免疫的分子機理

 

許多受體類激酶 (receptor like kinases, RLKs) 是植物免疫反應中重要的調控因子,在識別病原菌相關分子模式或植物內源的免疫相關分子模式、誘發和調控基礎免疫反應中發揮重要作用注册送28元满100提现。課題組研究表明,雖然這兩個受體類激酶與 EDR4 在植物中均存在相互作用注册送28元满100提现,但只有 RLK902 EDR4 一樣參與了植物對丁香假單胞桿菌的抗性調控注册送28元满100提现。在植物免疫反應調控過程中,免疫信號通過磷酸化從受體類激酶傳遞到胞質型類受體激酶(receptor-like cytoplasmic kinases, RLCKs)是一種常見的方式。研究團隊前期研究發現 RLCKs XII 亞家族中的 BSK1 是一個重要的植物免疫正調控因子,通過生化結合遺傳學分析,該團隊發現注册送28元满100提现,BSK1 RLK902 的下游發揮作用,RLK902 直接結合 BSK1 并將其磷酸化,將免疫信號向下傳遞,其中 BSK1 蛋白的 230 位絲氨酸為 RLK902 磷酸化的關鍵位點,在 RLK902 介導的植物免疫中發揮重要作用。研究揭示的 RLK902 作用機理及 EDR4 RLK902 細胞轉運的調控機理為進一步了解植物受體激酶在植物免疫中的功能,推動對植物免疫系統的認知提供了新的線索注册送28元满100提现,為植物的抗病育種提供理論支持和基因資源。(Molecular Plant 

 

 

茉莉酸通路中JAZ蛋白調控植物生長和抗性平衡的機制

 

茉莉酸(jasmonate)是一種植物激素,在抵抗蟲害和病害(主要是死體營養型病原菌)中發揮重要作用。JAZ蛋白是茉莉酸通路中的抑制蛋白注册送28元满100提现,在擬南芥中有13個同源基因,存在一定的冗余性。研究通過表型分析發現 jazD 的生長速率明顯降低,繁殖力減弱注册送28元满100提现,但是對于昆蟲(Trichoplusia ni)和病原菌(Botrytis cinerea)的抗性顯著增強。轉錄組和蛋白組的分析表明,在 jazD 植株中,生長相關的代謝途徑受到抑制,而抗性相關的代謝途徑極大地提升。相應地注册送28元满100提现,jazD 植株的呼吸作用有所增強,并且合成了很多具有抗性作用的次生代謝產物,例如 glucosinolates。淀粉和蔗糖是植物中重要的代謝物注册送28元满100提现,它們是合成其他生長或者抗性代謝物的前體。而在 jazD 中,二者含量均有所降低。相應地,代謝組的研究表明,jazD 植株中很多“饑餓”信號基因(sugar starvation marker genes)表達量升高注册送28元满100提现。因此,jazD可能處于“饑餓”中。為了驗證 jazD 是否處于“饑餓”中,研究人員給 jazD 提供了外部的蔗糖注册送28元满100提现注册送28元满100提现。結果顯示,外部的蔗糖可以極大地恢復 jazD 的生長。根據以上結果,研究人員認為當植物產生極強的抗性反應時注册送28元满100提现,次生代謝產物的合成需要消耗大量的能量,從而減少了淀粉和蔗糖的存量注册送28元满100提现,導致植物可以用于生長和發育的能源物質短缺,產生“饑餓”信號。“饑餓”信號的感應有可能促使植物減緩自身的生長以適應這種能源短缺的狀況。(PNAS

 

 

干旱脅迫初期ABA生物合成的調控機制

 

植物激素脫落酸(abscisic acid,ABA)在干旱脅迫后會顯著積累注册送28元满100提现注册送28元满100提现,并且在干旱脅迫響應中發揮關鍵作用,包括基因調控、氣孔關閉、種子成熟和休眠等。研究首先鑒定出了 NCED3 的候選轉錄調節因子—NGATHAsNGAs)。進一步研究發現,NGA 蛋白直接與 NCED3 啟動子的 5'UTR5 untranslated region)中的順式元件 NBENGA-binding element)結合,進而轉錄激活 NCED3注册送28元满100提现。研究還發現,在 NGA 家族基因的4個單敲除突變體中注册送28元满100提现,NGATHA1NGA1)敲除突變體對干旱脅迫最敏感,此時 NCED3 的表達水平降低且 ABA 的積累減少。以上結果揭示了 NGA1 的功能,表明 NGA1 通過直接激活 NCED3 的表達在干旱—應激反應期間充當 ABA 生物合成的正調節劑注册送28元满100提现。此外,該研究還發現注册送28元满100提现,即使在缺乏 ABA 的突變植物中注册送28元满100提现,NGA1 蛋白也會在干旱脅迫后顯著積累。這表明干旱應激過程中存在ABA非依賴性的翻譯后調節機制,參與 NGA1 蛋白的穩定化。(PNAS 

 

 

花瓣中葉綠體發生機制

 

葉綠體通過光合作用將太陽能轉化為生物能注册送28元满100提现,從而促進植物的生長發育和繁殖。研究發現,作為 MADS-box 轉錄因子家族的成員注册送28元满100提现,SOC1SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1)和 SOC1-like 基因存在于所有植物中。該研究表征了矮牽牛中的新型 SOC1-like 基因 FPB21  FBP22,發現他們在綠色組織中表達注册送28元满100提现,但是在花瓣中不表達。該研究還發現,SOC1  SOC1-like 基因的過表達上調編碼葉綠體蛋白的核基因的表達,有助于葉綠素的代謝和葉綠體蛋白的轉運。此外,該研究還發現注册送28元满100提现,只有在高溫條件下,過表達這些基因會促進開花和葉綠體的生物發生注册送28元满100提现。并且熱應激會上調葉綠素生物合成相關基因的表達,證明了熱應激在誘導花瓣葉綠體發生中的重要作用。( Plant Cell and Environment 

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