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                        生物技术前沿一周纵览(2020年3月27日)

                        2020-03-29 22:02 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

                        揭示光合蓝藻长链脂肪烃合成的结构基础
                        光合生物蓝藻中存在一条代谢途径,可以直接利用光能合成长链脂肪烃,无需额外碳源,但是效率较低。蓝藻中长链脂肪烃合成途径包括两步酶促反应,分别由?;靥宓鞍谆乖福ˋAR)和脂肪醛脱甲酰加氧酶(ADO)催化。此前,研究人员解析了蓝藻ADO的晶体结构,近期对该途径进行了深入的研究,报道了蓝藻Synechococcus elongatus PCC 7942来源的AAR的晶体结构,以及AAR结合ADO及不同底物(类似物)、辅因子的三个复合物的晶体结构。通过结构分析和比较,结合相关的生化实验,研究人员揭示了蓝藻AAR结合底物和辅因子的结构细节,阐明了其采取“乒乓机制”在同一位点结合底物和辅因子的结构基础,揭示了AAR-ADO复合物的相互作用方式和关键氨基酸,并发现AAR-ADO复合物中形成了一个贯穿两个蛋白的疏水通道,解释了以前研究中一直困惑的脂肪醛分子是如何在两个蛋白之间进行传递的问题。该工作从结构生物学角度阐明了蓝藻脂肪烃生物合成途径的催化机制和调控过程,为继续改造优化该途径提供了新的重要基础。(Nature communications

                        揭示NMD调控植物基础免疫的机制
                        NMD是真核生物细胞质中广泛存在的、 保守的信使核糖核酸(mRNA)质量监视系统,可防止含有过早终止密码子(PTC)的mRNA发生翻译,并且与植物免疫的调控有关。 近日,研究人员研究揭示了细菌侵染后,NMD调控植物基础免疫的机制。该研究发现,Pst DC3000侵染后,UPF1和UPF3的双突变触发了植物的自身免疫,并且促进了SA的快速积累。该研究分析了NMD受损的拟南芥突变体中R基因的体系结构,发现大多数R基因产生的转录本是NMD的靶标,并且这些R转录本的积累导致UPF突变体的基础免疫力增强。该研究表明,病原菌侵染后R基因的一个子集的表达受NMD控制,同时还表明了,UPF1和UPF3的泛素化的早期响应是调控植物免疫力的关键。因此,植物通过UPF的降解抑制NMD,导致细菌侵染的早期TNL转录水平的稳定,从而提高植物的基础免疫。NMD是参与拟南芥在免疫应答过程中维持R基因转录水平的主要转录后控制途径之一。(The Plant Cell

                        揭示黄瓜维管发育和霜霉病抗性机制
                        维管影响植物器官形态发育,也通过运输激素、蛋白质和RNA参与植物抗病过程。近日,科学家揭示了黄瓜bHLH转录因子CsIVP通过直接结合维管发育调节因子CsYAB5,CsBP 和CsAUX4 的启动子来调控黄瓜维管系统发育;同时,CsIVP与水杨酸信号转导途径CsNIMIN1蛋白直接互作,参与调控黄瓜霜霉病的抗性。研究人员通过对黄瓜韧皮部激光显微切割-转录组分析,发现了一个在维管束高量表达的bHLH转录因子CsIVP。CsIVP在维管组织特异表达,干扰表达CsIVP导致黄瓜维管系统发育紊乱,叶片和生殖器官发育异常,维管中生长素含量升高?;プ鞣治龇⑾?,CsIVP直接结合在维管发育调节因子CsYAB5,CsBP和生长素信号途径基因CsAUX4启动子上,促进其表达。另外,CsIVP干扰植株在温室和人工气候室条件下都表现出明显的霜霉病抗性,且水杨酸含量升高。此外,研究还发现CsIVP与水杨酸信号途径CsNIMIN1蛋白直接互作。该研究建立了黄瓜器官发育和抗病性之间的联系,也为培育抗霜霉病黄瓜新品种奠定了理论基础。(PLoS Biology

                        揭示绒毡层发育异常引起百合花粉败育的细胞和分子特征
                        百合被誉为“球根花卉之王”,观赏价值高,用途广泛,深受人们喜爱。然而,花粉污染一直是百合产业中亟待解决的关键问题,因此,开展百合花粉败育机理研究将为培育无花粉污染百合新品种奠定理论基础。近日,我国的研究人员对绒毡层发育异常引起百合花粉败育的细胞和分子特征进行了分析。研究结果表明,百合花粉败育主要发生在单核花粉粒时期,绒毡层提前降解无法及时分泌胼胝质酶来降解包裹在小孢子周围的胼胝质,致使小孢子无法从周围环境中吸收营养物质而败育。转录组分析发现,与绒毡层发育相关的转录因子UDT1、AMS、MYB80以及胼胝质代谢相关的基因BG(β-1,3-glucanase)和Cals(Callose synthase)参与了百合花粉败育的调控。该研究明确了百合花粉败育的关键时期,发现了花药绒毡层细胞提前降解导致了百合花粉败育,获得了调控百合花粉败育的关键基因、尤其是胼胝质代谢相关的基因;在此基础上,提出了百合花粉败育的假设。(Hoticultural Plant Journal

                        科学家发现水稻绿色革命的伴侣基因
                        植物株型是一种非常复杂的农艺性状,是影响作物产量的主要因素。近日,科学家研究发现了一个水稻绿色革命的伴侣基因HTD1HZ ,并首次报道了独脚金内酯合成基因的有利等位变异如何在水稻绿色革命中被选择和广泛应用。该研究发现,超级稻恢复系华占中含有一个独脚金内酯合成基因HTD1新的等位形式HTD1HZ,能够有效增加水稻分蘖数和产量。在奇迹稻IR8的另一个高大繁茂的亲本“皮泰”中含有HTD1HZ。来自“皮泰”的HTD1HZ和来自“低脚乌尖”SD1DGWG在IR8培育过程中被共同选择固定下来,两者相辅相成,实现了矮杆抗倒和繁茂多蘖的最佳组合,促进水稻品种的稳产广适性。在我国大面积推广的双桂,明恢63和华占等多个品种中,都携带有有HTD1HZ和SD1DGWG。这些结果表明,在现代籼稻品种育种过程中,HTD1HZ与SD1DGWG同时被育种家共同选择并广泛利用,促进了水稻育种的 “绿色革命”。该研究成功解析了绿色革命中矮杆多分蘖类型品种的分子机理,为稳产、广适性水稻品种分子设计育种提供了十分重要的理论和指导意义。(Molecular Plant

                        转录因子GmMYB29A2调控大豆抵抗疫霉病的机制

                        大豆的次生代谢产物大豆抗毒素,即glyceollin I、glyceollin II和glyceollin III,能够特异抵抗大豆疫霉菌。近日,美国研究人员发现了一个新的参与调控大豆抗毒素积累的转录因子GmMYB29A2,揭示了其调节大豆抵抗疫霉菌的机制。研究人员发现利用WGE (wall glucan elicitor) 处理W82 (Williams 82) 的毛状根,能够不断积累大豆抗毒素glyceollin I, glyceollin II 和glyceollin IIII。研究发现WGE可以诱导不同大豆组织中大豆抗毒素的从头合成以及转化为其合成途径中其他代谢物。另外还发现,一系列转录因子在大豆抗毒素合成过程中上调表达,其中两个同源的R2R3类型的MYB转录因子GmMYB29A1 和 GmMYB29A2上调表达的倍数最高。进一步研究发现,GmMYB29A2可以正调控GmNAC42-1,在glyceollin I合成中发挥着重要作用;GmMYB29A1在类黄酮生物合成途径中可以优先促进大豆抗毒素的转化和/或竞争性合成其他代谢物。此外,研究还发现GmMYB29A2可以结合到IFS2和G4DT的启动子上。综上,GmMYB29A2在调控glyceollin I的积累和抵抗疫霉菌中起着重要作用,并且两个同源GmMYB29A1 和 GmMYB29A2转录因子在调控大豆产生抗毒素glyceollin I去抵抗疫霉菌中表现出相反的特性。(Plant Physiology

                        揭示水稻磷稳态调控新机制
                        磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一,低磷是限制植物生长的重要逆境因子。 PHOSPHATE2(PHO2)是一个磷吸收及体内磷平衡的重要调控因子,参与维持植物体内磷稳态。近日,科学家研究揭示了OsCK2α3调节OsPHO2的磷酸化状态和丰度,通过调控靶蛋白OsPHO1来调控植物体内磷稳态的分子机制。该研究发现,水稻酪蛋白激酶2(OsCK2)的催化亚基OsCK2α3与OsPHO2存在相互作用,并磷酸化OsPHO2蛋白841位的Ser。而磷酸化的OsPHO2的降解速度比天然的OsPHO2更快。该研究还发现,OsPHO2与OsPHO1存在相互作用,并通过多泡体介导的途径降解OsPHO1。磷酸化的OsPHO2降解的更快,从而OsPHO1丰度增加,促进磷从地下往地上转运。该研究同时用遗传学分析证明,OsPHO1突变能部分挽救Ospho2突变表型,非磷酸化的OsPHO2比天然的OsPHO2更好地挽救Ospho2突变表型。(Plant Physiology

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