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植物学领域最新进展集锦 | 水稻耐盐胁迫、玉米叶片衰老、木薯抗褐条病、几丁质信号转导、木材品质候选基因

已有 1018 次阅读 2019-6-21 13:54 |个人分类:热点研究|系统分类:博客资讯

1. 植物病理学

英国布里斯托尔大学Gary D. Foster团队鉴定出一种保守蛋白在木薯抗褐条病中的作用

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木薯褐条病(CBSD)在东非和中非是导致木薯损失的主要原因,并对目前的粮食安全造成严重影响。该疾病由马铃薯Y病毒科中的两种病毒引起:木薯褐条病毒(CBSV)和乌干达木薯褐条病毒(UCBSV),它们都编码具有高度保守的三磷酸肌苷(ITP)焦磷酸水解酶(ITPase)结构域的非典型Ham1蛋白。ITPase蛋白在植物、动物和古细菌中被广泛编码。它们能选择性地水解致诱变的核苷三磷酸,以防止它们与核酸结合,从而降低突变率。以前有假说认为,U/CBSVs能编码具有ITPase活性的Ham1蛋白,以降低病毒在感染期间的突变率。


在本研究中,来自英国布里斯托尔大学生物科学学院的Gary D. Foster团队研究了U/CBSV Ham1蛋白的潜在功能。他们通过体外酶分析表明,CBSV和UCBSV Ham1蛋白均具有ITPase活性。深度测序(Deep‐sequencing )实验没有发现U/CBSV Ham1蛋白在感染烟草宿主感染期间提供诱变保护的证据。研究人员对CBSV_Tanza构建感染性克隆,包括Ham1缺失、ITPase点突变和UCBSV Ham1蛋白嵌合体。本氏烟草感染野生型CBSV_Tanza后严重坏死,而被经过处理的CBSV感染性克隆感染后没有发生坏死,这表明CBSV Ham1是坏死的决定因素。因此作者认为,具有高度保守的ITPase序列的U/CBSV Ham1蛋白在木薯感染期间具有高度选择性的功能,并可作为大戟属植物宿主的抗病毒策略靶标。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mpp.12813 


2. 植物信号转导

中山大学刘兵团队解析多种类受体蛋白激酶在植物几丁质信号转导中的保守作用

 

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拟南芥CERK1是几丁质信号转导通路中一种重要的类受体激酶。CERK1的近膜(JM)域能调控该受体的激酶活性。中山大学刘兵团队证明了LysM‐RLKs、CERK1和OsCERK1的JM结构域在拟南芥几丁质信号激活过程中发挥了功能保守的作用。


研究发现,CERK1和OsCERK1的JM域的C端对于其功能都是不可缺少的。此外,在用非同源RLK、BAK1 (CJBa)或FLS2 (CJFl)取代CERK1的JM结构域后,嵌合的CERK1受体在拟南芥中维持了激活几丁质信号的能力。有趣的是,CJBa和CJFl的异源表达在本氏烟草中并没有诱导叶片细胞的死亡。这些结果表明,CERK1、BAK1和FLS2的JM结构域通过一种与序列同源性无关的机制,在几丁质信号传导中发挥着保守的作用。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12847 


3. 非生物胁迫

东北师范大学徐正一团队鉴定出OsMDH1在盐胁迫应答中的负调控作用

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盐分是影响作物生长和生产力的重要环境因素。苹果酸脱氢酶(MDHs)以NAD(H)/NADP(H)为辅助因子,它能催化苹果酸和草酰乙酸的可逆相互转化,调节植物的发育和非生物胁迫耐受性。维生素B6在多种细胞过程酶反应中起着重要的辅助作用。然而,关于水稻质体中MDH在盐胁迫反应中如何通过改变维生素B6含量发挥作用目前尚不清楚。在这项研究中,来自东北师范大学徐正一团队发现了一个新的osmdh1功能缺失突变体,表现出盐胁迫耐受增强的表型。


OsMDH1在水稻叶片、叶鞘、穗、颖片、芽、根、茎等不同组织中均有表达,并受NaCl诱导表达。水稻原生质体中OsMDH1‐GFP的瞬时表达表明,OsMDH1定位于叶绿体。过表达OsMDH1 (OsMDH1OX)的转基因水稻表现出盐胁迫敏感表型。液相色谱-质谱联用(LC‐MS)代谢谱分析显示,与NIP株系相比,OsMDH1OX系中吡哆醇(维生素B6的一种形式)的含量显著降低。此外,osmdh1突变体中吡哆醇的含量高于盐胁迫下的NIP植株,而OsMDH1OX植株中吡哆醇的含量低于盐胁迫胁迫下的NIP植株,这说明osmdh1负调控盐胁迫诱导的吡哆醇积累。此外,RNA‐seq分析表明,OsMDH1的异位表达改变了编码维生素B6生物合成途径关键酶的基因的表达水平,并可能降低了吡哆醇的水平。综上所述,该研究确立了OsMDH1通过影响水稻组织中维生素B6的含量参与盐胁迫应答的负调控作用机制。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13184 


4. 植物衰老调控

美国克莱姆森大学Rajandeep S. Sekhon团队发现影响玉米叶片衰老的关键因素

 

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源库之间的通讯是衰老的关键调节因素之一。然而,这背后的调控机制目前几乎尚未清楚。来自美国克莱姆森大学遗传与生物化学系的 Rajandeep S. Sekhon课题组分析了被称为源库调控衰老(SSRS)的玉米籽粒库缺乏诱导的衰老,并将相关的生理和代谢变化与自然衰老进行了比较。


他们通过表型鉴定发现,31种不同的田间自交系在SSRS和自然衰老方面表现出明显的差异。将多余的碳水化合物分配到可替代的库中是SSRS和保持绿色的共同关键机制。可替代库主要包括节间和果壳。对SSRS敏感基因(B73)和抗性基因(PHG35)的近交系的时间过程分析证实了糖在SSRS和保持绿色中的作用。PHG35节间半纤维素含量的升高突出体现了细胞壁作为一个重要的替代库的作用。糖信号是SSRS的一个重要调控因子,这一点从B73中海藻糖‐6‐磷酸盐的增加和snf1相关蛋白激酶1转录水平的降低中可明显看出。


这些发现证明了糖的分配、信号传递和利用在SSRS中的关键作用。进行有效的SSRS基因变异和对潜在机制的更好理解将有助于改变糖的分配和植物的衰老状况,从而提高玉米和相关作物的产量。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13599 


5. 植物基因组学

瑞典农业科学大学研究团队通过GWAS在挪威云杉中鉴定出影响木材品质的新候选基因

 

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挪威云杉是一种北方森林树种,具有重要的生态和经济价值。因此,对该树种的重要木材品质性状的遗传学基础进行深入研究十分必要。瑞典农业科学大学John Baison/M Rosario García‐Gil团队对挪威云杉的17个木材性状进行了全功能基因组关联研究(GWAS),他们使用了517棵母树的外显子组基因分型产生的178101个单核苷酸多态性位点(SNPs)。木材性状是通过对不同年轮木材特性的功能建模来确定的。他们采用了一种基于LASSO的定位方法,该方法使用了一种利用潜在性状的功能性多位点定位方法,并以稳定性选择概率方法作为假设检验方法来确定显著的数量性状位点(QTLs)。该分析提供了来自39个候选基因的52个显著的SNP,其中包括先前已知的涉及云杉和其他物种木材形成和树木生长的基因。该研究可成为挪威云杉复杂木材性状的多位点GWAS的代表性研究。这些结果促进了我们对影响木材性状的遗传学基础的理解,并为未来的功能研究确定了候选基因。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14429 





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