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植物学领域最新进展集锦 | SHMT1与非生物胁迫、番茄果实成熟衰老

已有 839 次阅读 2019-6-18 13:31 |个人分类:热点研究|系统分类:博客资讯

01基因组学

山东省农业科学院生物技术研究中心科学家鉴定出控制花生紫色种皮的关键基因

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花生是世界性的重要油料作物。花生品种常见的皮色为粉红色或红色。但近年来,深紫色皮的花生品种因其富含更多的花青素而备受关注。然而,调控花生皮色的遗传机制尚不清楚。


在本研究中,山东农业科学院生物技术研究中心王兴军/赵传志团队发现花生紫色的外种皮是由母本决定的,它由一个名为AhTc1的主要基因控制。为了确定控制花生紫皮的候选基因,研究人员采用QTL-seq的方法,通过对亲本和极端混池进行全基因组测序,总共获得了260.9 Gb的数据。SNP calling发现AhTc1位于花生10号染色体4.7 Mb的区域内,通过对粉色和紫色外种皮品种杂交得到的三个分离群体的Bulked Segregant RNA sequencing (BSR)分析也证实了这一点。他们还开发了等位基因特异性标记,并证明标记pTeesta1089与紫色外种皮紧密连锁。他们进一步通过图位克隆发现了一个R2R3-MYB转录因子基因。表达分析证明该R2R3-MYB基因在紫皮亲本YH29中表达明显上调。在转基因烟草植株中过表达该基因导致了叶片、花、果皮和种子呈紫色。综上所述,AhTc1编码了R2R3‐MYB转录因子,并赋予了花生的紫色种皮,该结果将有助于花生紫皮品种的分子选育,并潜在地增加花生的营养价值。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13175 



02非生物胁迫


法国研究人员鉴定出丝氨酸羟甲基转移酶1影响植物耐非生物胁迫的机制

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光呼吸循环是光合作用生物的生命活动中的一个重要途径,因为它清除了由1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶产生的有毒的2-磷酸甘油酸,并将它的碳回收生成为3‐磷酸甘油酸。线粒体丝氨酸羟甲基转移酶1 (SHMT1)是将甘氨酸转化为丝氨酸的重要光呼吸酶。尽管已知SHMT1调控可能涉及丝氨酸31(S31)的磷酸化,但目前人们对其调控机制仍知之甚少。


来自法国巴黎大学的研究人员报告了在拟南芥突变体shm1‐1中通过SHMT1野生型、模拟磷酸化(S31D)或非磷酸化 (S31A)形式进行补足后的表现。所有野生型SHMT1几乎都能完全补充shm1‐1的光呼吸生长表型,但是每个转基因株系的SHMT活性都只有正常的50%。在盐胁迫和干旱胁迫下,磷酸化株系Compl‐S31D表现出比其他转基因株系更严重的生长缺陷。这种对盐的敏感性似乎反映了SHMT1‐S31D蛋白量的减少和活性的降低,它影响了叶片代谢,从而导致脯氨酸积累减少和多胺积累过多。


在SHMT1中S31D的突变也导致盐碱诱导和ABA诱导的气孔关闭减少。综上所述,该研究结果强调了盐碱和干旱胁迫条件下维持光呼吸中SHMT1活性的重要性,并表明SHMT1 S31磷酸化可能参与调节了SHMT1蛋白的稳定性。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13595 



03果实成熟衰老生理及调控


美国康奈尔大学研究人员鉴定出两个转录因子对番茄果实成熟及品质的影响

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番茄成熟是受乙烯和一系列转录因子的作用共同调控的,这些转录因子包括RIPENING INHIBITOR (RIN) 和NON‐RIPENING (NOR)。这两个基因的突变已经被商业上用来延缓果实的成熟和随之而来的变质,是延长果实货架期的一个手段。然而,这些突变也会对果实原本理想的颜色和营养价值相关性状造成影响,不过这种影响的程度尚未得到详细评估。


来自美国康奈尔大学的研究人员测定评估了番茄rin和nor突变体在发育晚期和采后贮藏期间果皮中初级代谢产物和类胡萝卜素色素谱的变化,以及特异性相关转录本的动态变化,还测定了部分成熟的“延迟果实成熟”(dfd)突变番茄的基因型。他们将这些指标与野生型番茄品种Ailsa Craig(AC)和M82进行了比较。他们还测定了同一时期在藤上成熟和采后成熟的M82果实的代谢组成。总的来说,dfd突变在不影响关键代谢产物(蔗糖、果糖和葡萄糖)和包括三羧酸循环中间体在内的中间代谢环节的情况下,增加了果实硬度并维持了品质性状。该研究也对类胡萝卜素的合成调控提出了新见解,并强调了腐胺对于延长水果货架期的重要性。最后,对M82果实在藤上和采后成熟的代谢成分分析,为了解果实成熟过程中蔗糖等化合物在果实中的积累提供了见解。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13176   



04作物遗传育种


加拿大科学家发现近交衰退在自交不亲和植物中未能被净化

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近交衰退的清除程度是交配系统进化的主要决定因素,对作物性状的保持和作物改良也很重要。目前近交衰退清除的研究尚未在自交不亲和的植物中进行过。为此,来自加拿大麦吉尔大学的研究人员进行了研究。


研究人员首先从阿拉巴马芥菜(Leavenworthia alabamica)的自交不亲和植物中进行一项实验处理,该群体代号“Ancestral”。然后将来自这一群体的株系通过自花授粉维持三代,从而创造一个具有更少隐性、有害而能产生较大效应的突变的“净化”(Purged)群体。研究人员对Ancestral处理和Purged处理的自交和远缘杂交后代的适应度组成和畸形表型的频率进行了监测。结果发现,适应度组成均值和近交衰退率在强制三代自花授粉后基本没有变化,而且表现出畸形表型的植物的频率也没有降低。


该研究结果表明,该物种的近交衰退主要是由于隐性的效应温和的突变,这与研究人员所观察到的一致,即尽管存在较弱的自交不亲和性的遗传变异,但自交不亲和性在阿拉巴马芥菜的大多数种群中保持不变。此外,尽管理论认为在自交不亲和性位点的区域,应能避免产生影响较大的有害突变,但该研究的结果并不支持这一预测。


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15963 


05作物遗传育种


中科院遗传所科学家成功增加小麦耐贮性和脂肪酸含量

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开发无标记和转基因插入位点确定(MFTID)的转基因植物对转基因作物的安全应用至关重要。然而,MFTID植株尚未在小麦中有报道。


中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究人员使用双右边界T‐DNA载体制备了一种用于抑制小麦籽粒中脂氧合酶(LOX)基因表达的RNAi载体。该载体通过农杆菌介导的转化被导入小麦基因组,形成了4个纯合的无标记转基因株系(即GLRW‐1、3、5、8)。研究人员在新近发表的小麦基因组序列的帮助下,在碱基对分辨率下获得了GLRW‐3和GLRW‐8中的T‐DNA插入位点。其中GLRW‐3的T‐DNA能插入到基因间区域而不破坏内源基因,而GLRW‐8中的T‐DNA破坏了一个内源性基因,因此被排除在进一步的分析之外。与野生型(WT)对照相比,GLRW‐1、3和5在籽粒中LOX基因表达降低、LOX活性降低、脂质过氧化减少;经人工老化处理后,其种子萌发率明显提高,幼苗生长良好。有趣的是,这3个GLRW系还显著增加了几种脂肪酸的含量。总的来说,该研究数据表明,抑制谷物LOX活性可以提高小麦种子的耐贮性和脂肪酸含量,MFTID株系GLRW‐3可能具有商业价值。该实验的方法也可用于开发其他作物的MFTID转基因株系,提高粮食的耐贮性和脂肪酸含量。



阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13178 




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