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生物技術前沿一周縱覽(2020年01月04日)

2020-01-04 21:31 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

揭示去乙?;负娃D錄因子互作調控植物脅迫應答的機制
在各種染色質修飾中,組蛋白乙?;揎検侵参镞m應環境脅迫的一種重要的表觀調控手段。近日,科學家揭示了乙?;窰DA9和轉錄因子WRKY53相互作用調控植物脅迫應答的分子機制。該研究通過計算模擬,體內及體外實驗,發現HDA9的去乙?;富顓^域可以和轉錄因子WRKY53的DNA結合區域相結合,進而影響WRKY53的轉錄激活能力。進一步研究發現,WRKY53蛋白上多個賴氨酸位點會發生乙?;揎?,并且這種翻譯后修飾受HDA9的抑制,WRKY53上乙?;揎椀臏p少會影響其轉錄激活能力。HDA9通過抑制WRKY53這個植物脅迫應答網絡重要的上游轉錄因子的活性從而降低植物對脅迫的耐受性。此外,該研究還發現,WRKY53對HDA9的去乙?;富罨钚砸灿幸欢ǖ囊种谱饔?。因此,乙?;窰DA9和轉錄因子WRKY53互為對方功能的負調節子。該研究揭示了在植物脅迫應答的網絡中表觀調控因子和轉錄因子之間協同作用的分子機制。(Molecular Plant

科學家揭示祖傳番茄葉片形態對果實品質的影響
祖傳番茄顏色不同、大小不一、形狀多樣,并且葉片形態多異,是研究番茄品質變異性的重要材料。近期,科學家們研究了祖傳番茄葉片形態對果實品質的影響,科學家分析了具有不同性狀的番茄品種,對輸入性狀(如光合作用、葉片形狀、葉片復雜性以及其他營養性狀等)和輸出性狀(如產量、BRIX和營養生物量等)進行PLS-Path建模。研究發現,葉片光合作用極大地促進了水果的營養生物量和糖含量,但對產量產生了負面影響。葉片形狀與果實糖含量和產量的綜合衡量指標以及總體果實品質密切相關,與窄型葉片番茄相比,圓形葉片(rounder leaves)番茄果實糖含量和品質都有所提高。此外,在研究的所有因素中,只有葉片形狀對產量有積極影響,而其他因素則具有負面影響。葉片形狀可能通過調節糖的分布影響果實糖含量,因此繞過了光合作用本身的直接影響??傊?,在各種各樣的遺傳背景下,葉片形狀對產量和果實含糖量有重要影響,暗示葉片形態在番茄果實品質中起著重要的作用。該研究為未來番茄作物改良提供了新思路。(New Phytologist

氧化還原介導的線粒體能量代謝驅動種子前期萌發的機制

在種子萌發的早期階段,翻譯后蛋白質修飾被認為是其代謝功能的關鍵調節機制并且基于Cys(半胱氨酸)的氧化還原調節在該過程中發揮作用。近日,科學家解析了氧化還原介導的線粒體能量代謝驅動種子前期萌發的機制。該研究表明,線粒體呼吸作用的激活與線粒體基質中的硫醇氧化還原狀態的轉變(從氧化狀態向還原狀態)相吻合,Cys肽的氧化還原轉換表明粒體能量代謝的中心途徑,包括呼吸鏈和三羧酸(TCA)循環的每個酶促步驟都被激活。該研究還發現,早期萌發過程中還原谷胱甘肽還原酶2,NADPH-硫氧還蛋白還原酶a/b和硫氧還蛋白-o1的活性Cys肽位點表現出強烈反應。而這些蛋白的缺失導致種子的呼吸作用增強而TCA循環動力學失調,并且種子萌發率顯著降低,這表明能量代謝的資源效率降低??傊?,該研究表明氧化還原調節有助于種子早期萌發的有效代謝,該研究還確定了在種子萌發早期利用線粒體中的能量存儲所需的硫醇氧化還原開關的作用模式。(PNAS

科學家發現一條外界信號動態調節蛋白質合成的通路
面對動態變化的環境信號,植物如何響應信號并精準調節其細胞大小以及形狀,從而實現趨利避害是最基本的生命科學問題。近日,科學家利用具極性生長特征的根毛作模型,首先觀察到RALF1-FER可以促進蛋白質翻譯,加快根毛生長。進一步探究該現象背后的機制發現,RALF1可快速促進由受體激酶FER介導的翻譯起始因子eIF4E1的磷酸化。研究還表明,極性定位的RALF1-FER-eIF4E1復合物可以將特定根毛極性生長相關基因的mRNA招募到細胞局部快速翻譯,從而維持特定蛋白質的時空特異性分布,調控細胞的極性生長。該研究還發現,RALF1啟動子上含有典型的可被轉錄因子RSL4綁定的元件RH-specific cis-element (RHE) 。綜上,該研究首次揭示了受體激酶FER接收RALF1信號后如何參與mRNA翻譯調控,并精準調節蛋白質的時空特異性積累的機理,展示了一個較為完善的植物如何響應外界信號從而快速調節蛋白質合成并影響細胞生長和極性的工作模型。(Molecular Plant

解析miRNAs調控大白菜葉球的形態建成
植物的根、莖、葉、花和果實等基本器官是如何變態為營養貯藏器官,是園藝學的重要科學問題。近日,科學家研究分析了miRNAs調控大白菜葉球的形態建成機制,該團隊利用轉基因的方法抑制或過表達miRNA生物合成過程中的BcpLH (Brassica campestris ssp. pekinensis LEAFY HEADS)基因。同擬南芥HYL1相比,BcpLH缺少蛋白-蛋白相互作用結構域,其蛋白的長度只有HYL1的三分之二。為了檢測BcpLH是否喪失了miRNA生物合成的能力,該團隊構建了BcpLH基因反義基因和過表達載體,轉入圓球狀的大白菜自交系中。BcpLH反義基因降低了miRNA生物合成的水平,提高了一些miRNA靶基因的表達水平,引起本來平展的蓮座葉向內卷曲,卷曲的時間提前,造成葉球從圓球狀向卵圓型的轉化。研究結果表明,BcpLH控制大白菜一批miRNAs,協調葉卷曲的方向、時間和形狀,以利于葉球的形態建成和發育。這些研究結果首次明確了BcpLH在協調一批miRNAs調控葉球形態建成中的重要作用,對今后植物器官變態的研究具有重要的指導意義。(Horticulture Research

科學家發表茶樹基因組學研究現狀與展望綜述
茶樹是我國重要的經濟作物,茶樹基因組學的發展為重要農藝性狀基因發掘、茶葉健康功效成分開發利用和遺傳育種帶來新的機遇,為克服常規育種技術瓶頸、實現茶樹分子設計育種提供有效途徑。2020年1月,科學家在線發表了茶樹基因組學研究現狀與展望綜述,重點回顧了近年來茶樹基因組學的研究現狀,探討了當前茶樹基因組學研究所面臨的挑戰,并對茶樹后基因組學研究進行了展望。論文指出盡管近年來茶樹基因組學已取得長足進展,但相較其它諸如水稻等作物,茶樹功能基因組學研究尚處起步階段。論文強調未來茶樹基因組學研究應在注重茶樹種質資源保護和利用的基礎上,大力加強以產業為導向的重大基礎生物學研究。尤其以茶樹基因組破譯為契機,重點開展茶樹次生代謝合成和調控機理、重要農藝性狀和抗逆遺傳機制、起源馴化、發育生物學等研究,輔以茶樹遺傳轉化體系的建立,推進茶樹分子設計育種進程和茶葉健康功效成分開發利用,以科技創新助力產業發展。(Horticulture Research

蛸亞綱的大量非同義RNA編輯并無適應價值
蛸亞綱動物包括章魚、魷魚和烏賊等,這些無脊椎動物獨領風騷的智力以及復雜的行為令人類著迷,科學家一直想把它們這一特征和RNA編輯聯系起來。然而,近日科學家提出一個新的RNA編輯的進化模型,研究認為蛸亞綱的大量非同義RNA編輯并無適應價值??茖W家通過比對4種蛸亞綱動物以及作為外群的鸚鵡螺和海兔的基因序列,重建了每個A-to-G編輯位點的演化歷史,進而找出經歷過由G到A替換又被編輯的非同義位點, 稱其為修復性編輯位點。研究結果以及更進一步地分析顯示,即使在蛸亞綱動物中,非同義編輯整體上也是非適應性的,于此前在哺乳動物中的發現一致。既然如此,那它一開始為什么會出現呢?對生物體自身的蛋白質序列進行修改,很可能從一開始就不是RNA編輯的主要功,RNA編輯最初出現的原因可能已無從知曉。在對功能和機制進行推斷和解釋時,我們需要更加謹慎,避免不恰當地作出存在即合理的假設,存在可能只是不得已而為之。(Nature Communications

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