生物技术前沿一周纵览(2020年3月20日)

2020-03-22 22:27 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

茉莉酸调控叶片衰老的新机制
Dof (DNA-binding with one finger)蛋白是植物特异的与多种生理过程相关的转录因子,但目前还没有发现Dof蛋白与茉莉酸类化合物(JA)响应相关。近日,科学家研究揭示了一个由茉莉酸类化合物(JA)激活的MYC2-Dof2.1-MYC2转录环路在促进拟南芥叶片衰老中的重要作用。研究发现,一个JA诱导基因Dof2.1的缺失能够延缓与JA相关的叶片衰老与根生长抑制,反之,过表达Dof2.1则能够促进这些过程,这意味着Dof2.1在JA诱导的叶片衰老中起到增强子的作用。进一步研究表明Dof2.1通过直接激活MYC2基因启动子而增强JA诱导的叶片衰老。同时,MYC2又能够作为转录激活子促进JA诱导的Dof2.1基因表达。因此,Dof2.1通过MYC2-Dof2.1-MYC2前馈转录环在JA诱导的叶片衰老中起到增强子的作用,这一发现将一个Dof蛋白与JA响应联系在一起。尽管本研究揭示了Dof2.1直接促进MYC2基因表达,但其它由Dof2.1直接调控的基因还有待鉴定。因此,鉴定其它Dof2.1直接靶基因有助于我们进一步了解Dof2.1在抗逆反应中的作用。(Plant Cell

新的类胡萝卜素生物合成转录调控因子
自然界中大部分花朵的颜色是由于花青素或者类胡萝卜素的沉积形成的,之前研究已经基本明确了花青素生物合成的转录调控机制。近日,科学家在猴面花中鉴定了一组新的类胡萝卜素生物合成的转录调节因子RCP2并对其功能进行了解析。该研究在大黄蜂授粉的猴面花(M. lewisii)和蜂鸟授粉的猴面花(M. verbenaceus)中的EMS突变体中均发现了RCP2等位基因的突变。研究表明,RCP2独立于RCP1调节类胡萝卜素的生物合成,RCP2对猴面花中类胡萝卜素生物合成是必需的。此外,该研究还表明这两种猴面花都适合化学诱变和植物转化试验,因此这两个物种为具有表型差异的近源种的比较发育遗传学研究提供了极好的平台。总之,该研究在猴面花中鉴定了一组新的类胡萝卜素生物合成的转录调节因子RCP2,并且证明RCP2通过编码一个TPR蛋白调节有色体发育和类胡萝卜素合成积累。(The Plant Cell

发现海藻糖参与ABA调控的根伸长和气孔关闭
海藻糖是植物体内一种非常重要的二糖,在植物生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。近日,科学家研究发现海藻糖参与了ABA对拟南芥根伸长和气孔关闭过程的调控,并对其具体机制进行了深入探索。拟南芥海藻糖-6-磷酸磷酸酶TPP是海藻糖合成酶,蛋白家族有10个成员,研究发现TPPE在ABA信号转导过程中有着重要作用,同时还发现TPPE受ABA信号途径中重要转录因子ABF2的直接调控。该研究通过分析ABF2突变体中的海藻糖含量和根长表型,发现ABF2参与海藻糖合成的调控过程,并同时参与了ABA抑制根伸长的反应。进一步研究表明TPPE通过参与活性氧(ROS)的积累进而引起ABA对植物根伸长和气孔运动的调控。综上,该研究揭示了TPPE在海藻糖合成和ABA调节根伸长和气孔关闭中的作用,为进一步阐明海藻糖参与植物非生物胁迫响应的分子机制提供了理论依据,同时也是对ABA信号通路的重要补充。(Journal of Integrative Plant Biology

发现生长素调控锥形细胞形态的机制
大多数开花植物的花瓣表皮有一种特殊的锥形细胞,其独特的形态对传粉昆虫的抓附支撑、花表面温度和湿度的维持、光的反射等方面有重要作用。20世纪70年代,研究人员提出经典的细胞酸生长理论:生长素通过激活细胞膜上的H+-ATPase,使细胞壁酸化,促进细胞壁松弛,最终引起细胞生长。近日,科学家研究揭示了生长素通过酸化细胞壁来调控拟南芥花瓣锥形细胞形态建成的机制。该研究利用HPTS(C16H7Na3O10S3)荧光染料计算出细胞水平的pH,结果表明,在细胞还没有明显发育凸起的时期,细胞处于相对碱性状态,此时生长素活性相对较低;当细胞开始凸起时期,细胞壁发生酸化(pH 明显下降),伴随着生长素活性开始显著升高。通过药理实验对生长素的合成、信号转导和运输过程分别进行干扰,都会导致锥形细胞的高度变矮、顶端角度增大,pH升高。相对低浓度的生长素IAA的处理使锥形细胞变得更高、更尖、pH下降。进一步通过遗传材料结合药理学实验证明了生长素可以通过影响细胞壁pH来调控锥形细胞生长与形态。(Cell Reports

揭示可变剪接事件与兰科植物景天酸代谢的关联性
相对于C3和C4光合作用,CAM是一种特化的光合作用。一些研究发现CAM光合途径起源和发生与一些关键基因的转录调控存在着较大的联系,可变剪切事件可能广泛参与CAM代谢。近日, 研究人员对转录组分析差异表达基因和可变剪切事件与兰科植物景天酸代谢的关联性进行了研究。该研究发现,在蝴蝶兰的CAM光合途径中,CA、PEPC1、PPCK1、PPDK和ALMT9这些关键基因存在一定的可变剪接事件外。该研究利用RNA-Seq和Iso-Seq相结合的技术全面地鉴定了蝴蝶兰叶组织在昼夜不同生理节奏下的差异表达基因,发现与CAM相关的碳固定、生物钟和气孔移动等代谢途径中关键基因广泛参与了CAM途径。参与这些途径基因的广泛发生了可变剪切显示其在CAM代谢中起到调节作用。上述成果进一步加深理解蝴蝶兰中CAM光合途径的相关作用机制。(Hoticultural Plant Journal

揭示生物钟调控植物光周期依赖性生长的新机制
陆生开花植物自种子破土而出开始,便需要对生存环境中昼夜节律性的光温环境信号变化不断做出适当反应,以增强对环境的适应性。近日,科学家研究揭示了生物钟调控植物光周期依赖性生长的新机制。该研究通过获得PRRs与EC的遗传杂交材料,发现它们在调节光周期调控的下胚轴生长过程中具有叠加效应。进一步研究发现,光周期可以改变PRRs蛋白的表达时相和持续时间,在长日照条件下,PRRs蛋白表达的时间窗口得以延长和转移,PIF4和PIF5是PRRs蛋白和EC的共同直接靶基因,PRRs蛋白可以结合PIF4/5的启动子并抑制其转录。该研究还充分表明了PRRs的转录调控功能对于调节特定光周期条件下的生长至关重要,PIF4和PIF5在光周期调控下胚轴生长过程中对PRRs具有遗传上位性。综上,该研究发现了光周期通过影响PRRs蛋白的表达时相,与EC复合体协同调控PIFs转录的时间窗口,进而决定下胚轴的光周期依赖性生长动态,以适应生存环境的光周期,使植物达到最佳适应性。(Plant Physiology

光调控拟南芥雄蕊伸长的分子机制
在拟南芥等自花授粉的植物中,雄蕊的伸长是具有正常育性的必要条件,并会受到生长素响应因子(ARF)ARF8的调控。近日,科学家在拟南芥中揭示了光调控雄蕊伸长的分子机制。基于COP1对光调控的下胚轴发育的抑制作用,该研究首先分析了COP1在雄蕊发育中的作用。该研究发现,在雄蕊的发育过程中,COP1作用于HY5的上游;雄蕊发育过程中IAA19的调节模式与下胚轴伸长一样,均受到COP1-HY5模块的调控,COP1通过负调控HY5和HYH并抵消它们对IAA19的抑制作用而促进雄蕊伸长。该研究还发现,蓝光受体CRY1/CRY2主要在花芽闭合时抑制雄蕊伸长而红光和远红光受体PHYA/PHYB则在花芽开放时抑制雄蕊的伸长。总之,该研究表明,不同的光质(由特定的光受体感知)可以通过下游的COP1-HY5/HYH模块调节生长素诱导的雄蕊伸长和雄性育性。该研究还表明,光通过相似的分子调控模块影响雄蕊和下胚轴伸长。(Plant Journal

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