生物技术前沿一周纵览(2019年11月30日)

2019-11-30 23:06 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

PIF8转录因子在光信号途径中的功能被揭示
植物的生长发育过程持续受到环境条件的影响。在众多影响植物生长发育的环境因素中,光是最关键的因素之一。最新的研究报道了PIF8抑制phyA介导的远红光反应。该研究提出了PIF8抑制phyA介导远红光反应的工作模型:与其他PIFs一样,PIF8与靶基因启动子中的G-box元件结合,调控靶基因表达,导致光反应的抑制。PIF8活性在黑暗中被抑制,因为COP1/SPAs在黑暗下泛素化并降解PIF8蛋白,在红光下, phyB与PIF8蛋白相互作用并促进PIF8蛋白降解。由于phyA不与PIF8蛋白相互作用,所以在远红光下,phyA不能降解或隔离PIF8。相反,phyA与COP1/SPAs相互作用并抑制COP1/SPAs活性,从而稳定PIF8蛋白。积累的PIF8通过调控靶基因的表达,抑制远红光反应,包括下胚轴伸长和种子萌发等。(The Plant Cell

揭示CYP变体协调水稻耐冷性与生长发育的机制
温度是影响植物生长发育和地域分布的主要环境因素,低温来临时植物会主动应对环境胁迫以保护自身的生存,但这一过程的详细机制仍在不断完善。近日,科学家揭示了水稻亲环蛋白变体(OsCYP20-2)协调水稻生长发育和低温耐受的机制。该研究利用生物化学、质谱和细胞生物学等手段,发现OsCYP20-2存在分子量不同的两种形式,分别定位在细胞核和叶绿体。分布于细胞核中的小分子OsCYP20-2变体,能够催化DELLA蛋白SLR1的构象改变,促进其降解,进而通过赤霉素信号调控水稻的生长发育;在低温逆境条件下,叶绿体中分子量较大的变体能增强超氧化物歧化酶OsFSD2的活性,提高细胞清除活性氧能力,抵御低温胁迫。该研究揭示了两种OsCYP20-2变体协调水稻生长发育和低温耐受的分子细胞学机制,为培育和筛选水稻耐逆材料提供了新思路。 OsCYP20-2协同调控低温应答和生长发育的机制 。细胞核中OsCYP20-2蛋白NuCYP促进SLR1降解,通过赤霉素信号调控水稻株高;叶绿体中全长蛋白形式CYP通过增强超氧化物歧化酶OsFSD2的活性,提高水稻对于低温的耐受性。(New Phytologist

揭示绿藻光系统II捕获光能的超分子基础
光系统II(PSII)是藻类和植物等进行放氧光合作用所必需的超分子机器,它可吸收外界光能并将光能转化为化学能,进而催化水分子的裂解产生氧气和质子。最新论文研究报道了绿藻光系统II捕获光能的超分子基础。该研究首次发现衣藻C2S2型复合物中的强结合型LHCII(S-LHCII)三聚体是由LhcbM1、LhcbM2和LhcbM3三个不同亚基组成,其中LhcM1与PSII核心天线CP43之间的装配由两个特殊的脂类分子(双乳糖苷基二脂酰基甘油/DGDG)介导。C2S2M2L2型复合物是在C2S2复合物的装配基础上,在两侧结合了一对中等结合型的LHCII三体(M-LHCII)和一对松散结合型的LHCII三体(L-LHCII)。研究结果揭示了L-LHCII与相邻的两个捕光天线(CP29和M-LHCII)之间的相互作用和装配机制,同时,还揭示了多条从L-LHCII传递至PSII反应中心的能量传递途径。该系列研究结果有助于理解绿藻在水体和土壤等弱光环境下实现高效捕光的分子基础和在光照条件发生变化时动态调节捕光效率的机理。(Nature Plants

HDA9调控植物热形态建成的新机制

全球变暖是近些年来备受关注的气候问题。气候变暖对农业生产有重大影响,研究表明,温度每升高1摄氏度,作物产量会下降10%。近日,科学家揭示了HDA9调控拟南芥热形态建成的分子机制。该研究发现,升温会诱导生长素生物合成和信号传导相关基因的表达,但是hda9-1突变体株系中生长素生物合成基因YUC8的表达被抑制,这表明组蛋白去乙酰化对于YUC8的诱导表达是必不可少的,HDA9通过促进YUC8的转录和生长素的积累介导热形态发生。进一步的研究发现,在热形态建成过程中,HADA9介导H2A.Z组氨酸变体从YUC8核小体中的驱逐,这会促进YUC8染色质的开放性从而引起PIF4与YUC8的G-box的结合,并激活其表达,进而调控生长素生物合成和热形态建成。总之,该研究表明HDA9通过作用于H2A.Z组蛋白变体激活YUC8的转录,进而调节生长素合成和热形态建成。HDA9特异性热信号通路的发现为全球变暖条件下的作物耐热育种奠定了研究基础。(PNAS

揭示激素互作调控植物生长与抗性平衡的机制

油菜素内酯(BR)和茉莉素(JAs)是两种重要的植物激素,在植物生长发育和抗性应答中起关键作用,但目前对于BR和JA信号如何协同调控植物生长-抗性的平衡机制还不清楚。近日,科学家揭示了植物激素BR信号通路转录因子BES1通过直接靶向和抑制抗病虫代谢物生物合成相关基因的表达,调控JA介导的抗性反应。该研究成果为深入理解植物激素调控生长-抗性平衡的作用机制提供了重要的分子证据。该研究通过正向遗传学筛选,获得一个生长早期半矮化的突变体dwe1。转录组学分析表明,dwe1突变体内JA激活的抗性相关基因显著上调表达。表型分析发现,dwe1突变体对JA异常敏感,且对甜菜夜蛾和灰霉菌具有增强的抗性,暗示DWE1在植物生长-抗性平衡中起重要作用。进一步研究发现,BES1通过与转录因子MYB34、MYB51和MYB122互作,抑制其转录活性,进而干扰下游芥子油苷生物合成相关基因的表达,参与植物的抗虫反应。(Plant Physiology

中科院研究发现植物菌根因子受体

丛枝菌根能够帮助植物高效从土壤中获取磷、氮等营养。近日,科学家研究发现OsMYR1是菌根因子(Myc factor)的受体,阐明水稻类受体蛋白复合体OsMYR1/OsCERK1识别菌根因子的分子机制。同时,该研究还通过改造OsMYR1/OsCERK1蛋白复合体,提高了水稻对固氮根瘤菌所分泌的结瘤因子的识别能力,为遗传改造非豆科作物进行根瘤共生固氮提供了新思路。科学家利用反向遗传学方法鉴定到一个菌根共生水平显著降低,且对菌根因子(CO4)不敏感的水稻突变体Osmyr1(Myc factor receptor 1)。OsMYR1编码一个含有LysM结构域的类受体蛋白激酶,其定位于细胞质膜上,与OsCERK1相互作用,并被OsCERK1磷酸化。进一步研究发现,OsMYR1的胞外域对菌根因子(CO4)具有较高亲和力。OsMYR1结合CO4既能促进OsMYR1/OsCERK1类受体蛋白复合体的形成,能提高二者的磷酸化水平,揭示了水稻OsMYR1/OsCERK1蛋白复合体识别菌根因子的分子机制。同时,该研究还发现在水稻中稳定表达嵌合受体能显著提高水稻对结瘤因子的识别能力,为遗传改造非豆科作物进行根瘤固氮共生提供了新思路。(Molecular Plant

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