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植物学领域最新进展集锦 | 孤生作物改良、拟南芥发育转录因子

已有 895 次阅读 2019-5-20 16:09 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流

01作物遗传育种


苏格兰科学家综述:可用于新作物和孤生作物的遗传改良技术


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新作物和孤生作物为人们提供了改善饮食质量和粮食生产可持续性的重要机会,特别是在低收入国家,因为它们营养丰富,能够适应生产系统中的多个生态位,并且相对适合低投入的条件。这些作物在生产系统中的进化空间需要特定的遗传改良要求,而广泛的基因库能够满足这些要求。植物育种者鉴定出的遗传发展的特别需求涉及处理粮食生产和人口趋势及相关挑战的三个基本重要领域,即:促进融入生产系统;提高农作物产品的加工性;减少农业劳动力需求。在这里,来自苏格兰农业学院的科学家综述了多种目标基因和作物改良技术,包括为有效的新作物和孤生作物改良途径定义模式作物。对新作物和孤生作物的研究不仅能为这些作物的遗传改良提供支持,而且对更广泛地理解作物进化过程和指导主要作物进化起着重要的模式作用。孤生作物在新作物和主要作物之间的桥梁地位也为研究主要作物的重新驯化和“再野化”的遗传方法提供了独特的机会。


阅读原文:

 https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15895 


02植物生长发育及调控


印度科学家发现两个转录因子在拟南芥幼苗发育中的拮抗作用

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拟南芥MYC2 转录因子在蓝光介导的幼苗发育过程中起负调控作用。HY5 是多波长光的正调控因子,促进光形态发生。MYC2和HY5这两个属于不同类型的转录因子,都是多种信号通路的整合因子。然而,这两种转录因子在幼苗发育中的功能性互作目前尚不清楚。此外,虽然HY5介导的基因表达调控已有详细研究报道,但HY5自身的转录调控尚不清楚。


来自印度国立理工学院科学家的一项新研究表明,HY5和MYC2在拟南芥幼苗发育中起拮抗作用。研究结果表明,HY5的表达受MYC2的负调控主要表现在蓝光下,在发育的不同阶段均有发生。另一方面,HY5在不同波长的光下负调控MYC2的表达。体外和体内DNA‐蛋白质相互作用研究表明,MYC2与HY5启动子的E‐box顺式作用元件结合。总而言之,本研究证明了MYC2和HY5在蓝光介导的拟南芥幼苗发育中的协同调控作用。


阅读原文: 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14381 


03植物次生代谢及调控


澳大利亚科学家为桉树萜类精油产量的基因组结构提供新见解


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萜类精油是一种重要的经济商品,但除了它们的生物合成途径外,人们对植物中萜类精油生产的遗传结构知之甚少。萜类物质的运输、储存、挥发损失、转录调控和前体竞争都可能是这一复杂过程的重要因素。


对此,来自澳大利亚国立大学的科学家把对468棵多苞桉个体浅层全基因组测序得到的2.39 M单核苷酸多态性与12个与总萜产量相关的性状、8个萜烯浓度直接衡量指标和4个生物量相关性状联系起来。


结果表明,除了萜类化合物的生物合成外,合成和储存萜类化合物的分泌腔的发育以及萜类化合物的转运是萜类化合物生产的重要部分。对于倍半萜烯浓度,胞质中前体的有效性是重要的。此外还鉴定出了生产1,8‐桉树脑和α-蒎烯和β-蒎烯(占萜烯总量的80%以上)的候选萜烯合成酶基因,它们的功能是编码1,8-桉树脑合成酶和β/α-蒎烯合成酶。


该研究结果为萜烯产量的基因组结构提供了新的见解,并为相关作物的育种或具有工业价值的萜烯的生产提供了候选基因。


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15887 


04植物抗胁迫


瑞士科学家通过导入拟南芥维生素B6合成基因增加水稻中维生素B6含量

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维生素B6对关键的代谢反应至关重要,另外据报道,它在植物中具有抗氧化特性。因此,维生素B6含量的增加被认为是提高对生物和非生物胁迫的抵抗力的一种途径。目前对植物中维生素B6的研究大多集中在双子叶植物上,而单子叶植物的研究尚处于探索阶段。本研究对水稻中维生素B6的生物合成进行了研究,旨在探讨提高维生素B6水平的可行性及其影响。


在水稻中两个维生素B6从头合成途径的拟南芥基因AtPDX1.1和AtPDX2的组成型表达,能导致叶片(高达28.3倍)和根(高达12倍)中的维生素B6显著增加,且对一般生长的影响最小。积累高水平维生素B6的水稻品种对非生物胁迫(盐胁迫)或生物胁迫(抗水稻黄单胞菌感染)的耐受性并没有增强。虽然维生素B6的含量在水稻种子中也显著增加(达3.1倍),但增加主要是由于其在种皮和胚组织中的积累,在胚乳中几乎没有观察到维生素B6的增加。然而,一些维生素B6增强系的种子产量受到了影响。值得注意的是,被转入基因的表达不影响水稻内源PDX基因的表达。有趣的是,尽管转入基因在叶片和种子中均有表达,但相应的蛋白只在叶片中被检测到,而在种子中无法观察到,这可能表明了该器官中存在一种调控模式。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14379 



加拿大科学家发现向日葵水淹胁迫抗性的增加并不会带来产量损失


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由于气候变化导致极端天气的风险不断上升,增强作物的非生物胁迫抗性成为一件越来越紧迫的事。但是,在理想条件下,抗胁迫品种的开发会以牺牲产量为代价吗?来自加拿大英属哥伦比亚大学的科学家发现这并非不可避免,因为具有最小多效性成本的抗性等位基因或能避开人工选择并保留在作物种质中。


研究人员对栽培向日葵品种的植物性能变化和水淹反应进行了全基因组关联(GWA)分析。他们观察到在不同基因型中的水淹反应有很大的差异。抗淹性与控制条件下的表现没有很强的相关性。与此相一致的是,作者鉴定出了一个基因座子集,该基因座子集具有水淹抗性但并没有对生长的拮抗作用。在栽培向日葵品种进化的过程中,这些位点下的候选基因的遗传多样性损失明显小于其它抗性基因。


尽管存在与驯化和改良相关的瓶颈因素,低成本抗性等位基因仍然存在于栽培向日葵品种的基因库中。因此,开发既耐淹又高产的品种应该是简单可行的。此外,结果进一步表明,来自GWA分析的多效性成本评估在一定程度上解释了作物基因组多样性损失的模式。


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15894 




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