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植物学领域最新进展集锦

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    发表于 2019.7.17 11:33:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    近期,植物学领域又有哪些新的进展呢?让我们来了解一下最近进展集锦:叶绿体对病菌的响应、大豆抗旱性、茉莉酸调控水稻小穗发育。

    01植物抗非生物胁迫

    中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室张劲松/陈受宜研究团队与先正达北京创新中心陈希团队研究发现大豆提高抗旱性的新机制


    WRKY转录因子在多种非生物胁迫下发挥重要作用。已有研究表明,大豆GmWRKY54可以提高转基因拟南芥的抗逆性。来自中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室的张劲松/陈受宜研究团队与先正达北京创新中心陈希的团队合作,构建了大豆转基因植株,并进一步研究了GmWRKY54在干旱胁迫下的作用和生物学机制。他们证明了GmWRKY54由组成启动子(pCm)或干旱诱导启动子(RD29a)驱动表达,并能带来耐旱性。他们通过RNA-seq测序发现,GmWRKY54是一种转录激活因子,它能影响大量与胁迫相关的基因。GO富集和共表达网络分析,以及生理参数的分析也进一步证明了GmWRKY54通过增强气孔闭合来减少水分损失,从而使大豆具有抗旱性。GmWRKY54直接与PYL8、SRK2A、CIPK11、CPK3等基因的启动子区域结合并激活它们。因此也证明了GmWRKY54通过ABA和Ca2+信号通路来发挥其功能。GmWRKY54与其他调节ABA通路下游基因的WRKY蛋白不同,它在上游激活ABA受体和SnRK2激酶。综上,该研究揭示了GmWRKY54在抗旱性中的作用,进一步调控该基因可以提高大豆和其他豆类作物在不利环境条件下的生长和产量。

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    02植物生长发育及调控

    南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物基因工程技术研究中心万建民研究团队研究揭示了茉莉酸调控水稻小穗的发育的新机制


    小穗是水稻的主要生殖结构,是决定水稻产量的重要因素,但调控水稻小穗发育的分子机制尚不清楚。来自南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物基因工程技术研究中心的万建民研究团队发现编码过氧化物酶体靶向序列1 (PTS1)受体蛋白的OsPEX5基因突变后将导致小穗形态异常。

    他们证明OsPEX5可以与OsOPR7互作,OsOPR7是茉莉酸(JA)生物合成中涉及的一种酶,是将其导入过氧化物酶体所必需的。与Ospex5突变体相似,通过CRISPR‐Cas9技术产生的OsOPR7敲除突变体降低了内源性JA的水平,并也出现小穗形态异常的表型。外源JA处理可部分恢复Ospex5和Osopr7突变体小穗形态异常的表型。此外,他们还发现OsMYC2直接与OsMADS1、OsMADS7和OsMADS14的启动子结合,激活它们的表达,进而调控小穗的发育。

    以上结果表明,OsPEX5通过调控OsOPR7在过氧化物酶体中的导入,在调控小穗发育方面发挥着关键作用,从而为调控植物JA生物合成提供了新的视角,拓展了对JA在调控水稻繁殖中的生物学作用的认识。

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    03 植物病理学

    中国科学院上海植物逆境生物学研究中心ROSA LOZANO-DURAN团队发现在本氏烟中叶绿体对病菌的一种响应机制


    叶绿体在植物的胁迫反应中起着至关重要的作用。在激活免疫反应时,叶绿体是多种防御信号的来源,包括活性氧(ROS)。有趣的是,在ETI激活后,叶绿体通过聚集在细胞核周围和延长基质来与细胞核建立物理接触。然而,这种现象在植物与病原体的相互作用有多普遍,它是如何诱导发生的,以及其潜在的生物学意义是什么,这些都是尚未得到解答的重要问题。本研究中,来自中国科学院上海植物逆境生物学研究中心ROSA LOZANO-DURAN研究团队发现叶绿体在核周围聚集似乎是一种普遍的植物对入侵威胁的反应。此外,模式触发免疫的激活、ETI、来自双生病毒的Rep蛋白的瞬时表达,或病毒或细菌感染,都能够在本氏烟中触发这种反应。有趣的是,他们发现这种反应似乎是非细胞自主的,外源性的H2O2处理足以引起叶绿体的重新定位,且该反应需要ROS的积累。综上所述,该研究结果表明,叶绿体在植物与病原体相互作用时聚集在细胞核周围,这表明了这种定位在植物防御中的基本作用,并确定ROS可能是启动这种反应所必需的。

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    04 植物生长发育及调控

    以色列农业研究机构的Eyal Fridman研究团队发现野生大麦生物钟中的鲁棒性受细胞核和细胞质的调控


    温度补偿被认为是生物钟的一个关键特性,表现为在温度变化时保持生物钟特性(主要是周期)的能力,如鲁棒性。在本研究中,来自以色列农业研究机构的Eyal Fridman研究团队探讨了光合作用节律性所反映的生物钟鲁棒性缺乏的遗传基础。他们利用叶绿素荧光脉冲振幅调制在最适温度(22℃)和最高温度(32℃)下的高时间分辨率,分析了一个新的野生大麦双单倍体种群的生物钟节律性。这两种环境的比较可表明了在高温下生物钟加快的普遍性。通过对双单倍株系的测序进行基因分型表明,其中一个亲本等位基因具有较高的重组性,而保持亲本等位基因却相对较少(少于8%)。定量遗传分析包括基因型与环境的相互作用和二元阈值模型。昼夜节律可塑性表型的变化,表现为周期和振幅在两种温度下的变化(delta),且与母体细胞器基因组(细胞质基因组)以及多个核位点有关。综上,该研究首次报道可由核位点和细胞质基因组来驱动周期性变化,为研究细胞核变异对鲁棒性和植物对不断变化的环境的适应性的影响提供了新的见解。

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    05植物信号转导

    慕尼黑理工大学的Farhah F. Assaad研究团队鉴定出拟南芥转运蛋白(TRAPP)复合物与Rab GTPases的互作


    转运蛋白颗粒II (TRAPPII)对细胞的胞吐、内吞、蛋白质排序和细胞分裂起着至关重要的作用。尽管对TRAPPII的生物学作用已有相当深入的了解,但对拟南芥TRAPPII的复杂拓扑结构和分子功能却知之甚少。在该研究中,来自慕尼黑理工大学的Farhah F. Assaad研究团队用蛋白质组学方法分析了TRAPP元件或Rab‐A GTPase在TRAPPII复合物的变异。他们发现拟南芥基因组编码了13个TRAPPC亚基的全部序列,其中包括4个以前未被识别的成分。针对TRAPPII亚基间的二元相互作用,他们提出了一种二聚模型。通过是否优先结合显性负性(结合GDP)或组成性激活(结合GTP)RAB‐A2a的变异区分了TRAPPII和TRAPPIII亚基,表明拟南芥复合物不同于酵母,但类似于多细胞动物的TRAPP复合物。对trappii中Rab‐A突变的分析发现TRAPPII作用于Rab‐A2a的上游,他们提出TRAPPII可能作为Rab‐A2a GTPase的鸟嘌呤‐核苷酸交换因子(GEF)。GEFs可催化GTP与GDP之间交换;与GTP结合,激活,然后Rab启动一个与Rab感受器不同的局部网络,以区分膜在随后的囊泡融合的作用。了解GEF‐Rab相互作用对阐明植物膜间的协同作用至关重要。

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    (本期作者:砖泥)
    本文转载自微信公众号:Wiley威立
                                    ID:wileychina

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