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                        生物技术前沿一周纵览(2020年6月14日)

                        2020-06-14 23:41 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

                        发现植物组蛋白变体H2A.Z从染色质中移除的分子途径
                        H2A.Z是真核生物细胞中极其保守的组蛋白变体,具有多方面的功能,包括调控基因表达、DNA复制、DNA损伤修复和DNA重组等。近日,研究人员首次揭示了植物中组蛋白变体H2A.Z从染色质中移除的分子途径,发现拟南芥组蛋白伴侣蛋白NRP1和NRP2(NRPs)可以减少全基因组中H2A.Z的含量。在这项最新的研究中,研究人员发现组蛋白伴侣蛋白NRPs与SWR1复合体核心成分在体内存在遗传上的相互作用并且其功能与组蛋白变体H2A.Z相关联。进一步的研究发现,相对于野生型对照,nrp1-1,nrp2-2双突变体中H2A.Z的分布模式发生改变且分布水平显示出过量积累。并且这个分子表型与NRPs在染色质上的定位是一致的。综上所述,该研究表明组蛋白伴侣蛋白NRPs能够抵消SWR1复合体的活性,在H2A.Z动态调控过程中起着重要的作用。该研究首次揭示了植物细胞中H2A.Z移除的分子途径,对深入了解H2A.Z和染色质动态调控机制有着重要的意义。(Nature Communications

                        科学家揭示菊花耐旱性调控新机制
                        干旱是一种最常见的环境胁迫因子,其影响植物的生长、发育和地理分布,并引起作物产量损失。近日,科学家研究发现锌指蛋白BBX19和ABA信号途径主要组分ABF3互作调控菊花的耐旱性,并揭示了其中的分子机制。CmBBX19是一个BBX家族亚组IV成员基因。该项研究发现干旱和ABA处理都能降低CmBBX19的表达。通过构建菊花CmBBX19过表达(CmBBX19‐OX)株系和CmBBX19抑制表达(CmBBX19‐RNAi)株系,研究人员发现与野生型(WT)相比,CmBBX19‐RNAi株系的耐旱性增强,而CmBBX19-OX株系耐旱性降低,说明CmBBX19负调控菊花的耐旱性。进一步对CmBBX19下游基因分析发现,CmBBX19主要通过影响ABA信号途径基因的表达来调节耐旱性,这些基因包括?;ば缘鞍字驶?,氧化还原平衡基因和细胞壁生成基因,例如responsive to ABA 18 (RAB18), peroxidase 12 (PRX12)和cellulose synthase‐like protein G2 (CSLG2)。重要的是,研究人员发现CmBBX19可与ABA信号途径的主要组分CmABF3相互作用,以抑制这些下游基因的表达。因此,基于以上研究结果,研究人员提出了BBX19-ABF3??橥ü鼳BA依赖性途径调控菊花耐旱性的分子机制。(The Plant Journal

                        多组学联合分析阐明有机氮在农业生产中的关键地位
                        土壤日晒(soil solarization, SS)是一种环保型的耕作措施,可以通过太阳能消灭土传病原菌并可以在不使用农药的前提下清除杂草。近日,科学家结合代谢组学、离子组学、微生物组学及表型组学等方法,揭示了农业生态系统对不同耕作措施的响应特征并确定了土壤日晒促进作物产量形成的关键因素,阐明了有机氮在农业生产中的关键地位。该研究首先在小松菜上进行了栽培试验,分析发现,不同处理间的土壤无机氮浓度没有显著差异,但是土壤日晒处理会引起而土壤有机氮含量在播种期的短暂消耗以及在收获期的富集,这一发现颠覆了先前对无机氮在农业生产中核心地位的普遍认知。此外,该研究还表明土壤日晒会在门水平上影响根际细菌特定群落的组装,比如phyla Firmicutes等植物生长促生菌在土壤日晒后会发生富集。该研究还表明,特定的有机氮如丙氨酸和胆碱可以作为氮源或生物活性物质促进植物生物量的形成。该研究结果在农业生态系统水平上为未来的可持续性农业发展提供了潜在解决方案。(PNAS

                        在花器官身份基因与靶基因间的调控进化研究中取得新进展
                        植物花器官的类型(如萼片、花瓣、雄蕊和心皮等)有限,但在大小、形状、结构和颜色等方面表现出丰富的多样性。鉴定和比较不同物种中花器官身份基因的靶基因,是理解花器官共性和特性形成分子机制的关键。近日,研究人员以毛茛科蓝花耧斗菜(Aquilegia coerulea)为材料,利用ChIP-seq技术和生物信息学方法,鉴定了花瓣身份基因AqAP3-3的靶基因。该研究发现,AqAP3-3在基因组上结合的保守序列(基序)为CArG box类型,多数位于靶基因启动子区;AqAP3-3与拟南芥AP3共享的靶基因是进化上高度保守的靶基因,主要决定花瓣身份相关的性状;进化上不保守的靶基因大多参与特有性状的形成,如蓝花耧斗菜的距、蜜腺、表皮毛和花瓣颜色等。这些结果说明花瓣身份基因在不同物种中对已有调控网络的招募或新调控关系的建立,是花瓣形态结构多样化的主要原因。该研究结果不仅是理解花瓣共性和特性的基础,而且为研究花器官身份基因与靶基因间的调控进化提供了新思路。 (New Phytologist

                        揭示PIFs参与植物庇荫反应的新机制
                        近日,科学家解析了庇荫下PIFs通过抑制生长素抑制因子AUXIN RESPONSE FACTOR 18(ARF18)增强生长素信号促进下胚轴伸长,此外,PIFs通过抑制QQS的表达限制庇荫下蔗糖向蛋白质转化进而抑制叶片面积。该研究发现,生长素响应抑制因子AUXIN RESPONSE FACTOR 18(ARF18)受庇荫诱导,在pifq突变体中诱导更强。通过CRISPR-Cas9技术获得的ARF18突变体在庇荫下有较长的下胚轴,并且arf18/pifq五突变体能部分恢复pifq突变体短的下胚轴表型,相反,在庇荫下ARF18过表达有更短下胚轴。通过转录组测序分析发现QQS为PIFs和ARF18共同调控的下游靶基因,庇荫反应抑制QQS基因的表达依赖PIFs和ARF18,进一步发现在庇荫下QQS RNAi有更小的叶片面积,并且能够部分恢复pifq突变体中叶片面积对庇荫处理的不敏感性,对淀粉和蛋白质含量测定也证明PIFs和ARF18抑制QQS表达来影响庇荫条件下蔗糖向蛋白质的转化,然而改变的QQS表达水平没有影响庇荫对下胚轴伸长的影响。综上所述,该研究揭示了在庇荫条件下 PIFs通过调控ARF18和QQS分别参与对下胚轴和叶片面积的调控机制。(New Phytologist

                        揭示茉莉酸在月季灰霉病抗性中的作用机制
                        灰霉病能够引起多种植物幼苗、果实及储藏器官的腐烂,也是月季生产中的常见病害。近日,科学家研究揭示了茉莉酸在月季灰霉病抗性中的作用机制,为月季栽培生产中灰霉病的防治以及抗病分子育种提供了新思路。该研究发现,外源喷施JA可以提高月季对灰霉病的抗性,通过转录组测序筛选到月季在JA喷施和灰葡萄孢菌接种后协同上调基因367个和下调基因706个,代谢路径分析显示月季主要是通过平衡主生代谢和次生代谢来启动自身的免疫反应,而且,MYB家族转录因子在其中具有主导的协调功能。遗传学证据进一步表明,月季RcMYB84和 RcMYB123基因是JA路径和灰霉病抗性之间的连接点。JA信号途径的受体复合体的主要成员JAZ1蛋白和RcMYB84、RcMYB123蛋白之间可以两两互作,从而能抑制了自由形式的RcMYB84和RcMYB123蛋白量及其功能的正常发挥。同时,JAZ1- RcMYB84以蛋白复合体的形式绑定RcMYB123的启动子而抑制其转录,JA诱导的JAZ1蛋白降解可以释放RcMYB84、RcMYB123,顺序激活下游相关抗病基因表达,启动月季的灰霉病抗性。(The Plant Journal

                        利用植物激发子肽提高马铃薯对根结线虫的抗性
                        根结线虫是一种遍布全球范围的农业害虫,每年可造成数十亿美元的农业经济损失。近日,研究人员综合考虑植物防御激发子和细菌分泌线虫特异性肽两种理论,研究了细菌分泌Peps对马铃薯抗根结线虫能力的影响及其作用机制。该研究表明,StPep1预处理可以减少根结线虫对马铃薯造成的伤害。进一步研究表明,分泌StPep1的枯草芽孢杆菌预处理可以有效提高马铃薯植株对奇特伍德根结线虫的抗性,但不影响马铃薯根系和地上部生物量。这为马铃薯根结线虫的商业化防控提供了新思路。此外,研究还对StPep1在马铃薯抗根结线虫过程中的作用方式进行了研究,结果发现StPep1激发的信号传导需要茉莉酸受体的介导但与水杨酸信号无关。总之,该研究表明StPep1处理马铃薯根系可以引起基因表达的局部和系统性响应,从而提高其对根结线虫感染的抗性。该研究还通过改良枯草芽孢杆菌使其分泌StPep1,从而可提高对根结线虫的抗性,这对马铃薯根结线虫的防治具有重要启示。(Nature Plants

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