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植物学领域最新进展集锦 | 玉米棉子糖与耐热胁迫、花瓣融合的关键基因、油橄榄驯化路径、分子育种新测序方法

已有 758 次阅读 2019-6-29 21:55 |个人分类:热点研究|系统分类:博客资讯

01非生物胁迫


西北农林科技大学赵天永团队在玉米中鉴定出两个影响棉子糖合成及耐热性的关键蛋白功能


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棉子糖在植物非生物胁迫耐受中起着重要作用。来自西北农林科技大学的赵天永团队研究在转化玉米原生质体及拟南芥植物中鉴定了玉米热休克因子A2(ZmHSFA2)和热休克结合蛋白2(ZmHSBP2)之间的相互作用,拮抗调控GALACTINOL SYNTHASE2(ZmGOLS2)基因的表达和棉子糖生物合成。在拟南芥中过量表达ZmHSFA2后不仅增加了AtGOLS1,AtGOLS2和AtRS5(RAFFINOSE SYNTHASE)基因的表达,也增加了叶片中的棉子糖含量,并增强了植物的耐热性。但与ZmHSFA2不同,在拟南芥中过表达ZmHSBP2后却降低了AtGOLS1,AtGOLS2和AtRS5的表达,并降低了叶片中的棉子糖含量及植物的耐热性。通过双分子荧光互补实验(BIFC)还发现ZmHSFA2和ZmHSBP2还与拟南芥中的AtHSBP和AtHSFA2蛋白相互作用。此外,在玉米原生质体中研究发现由ZmHSBP2启动子控制的内源ZmHSBP2和Rluc可被ZmHSFA2转录激活而被ZmHSBP2抑制。综上所述,该研究为棉子糖的生物合成中的基因调控及产物对植物耐热性的影响提供了新的见解。


扫码阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14434 


02作物遗传育种


Guihua Bai团队开发出一种高通量的基因测序方法 有效帮助分子标记辅助育种


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为了在标记辅助育种中实现快速选择性状,标记物必须技术简单、成本低、高通量,并且随机分布在基因组中。来自US Department of Agriculture (USDA) 和 Kansas State University的Guihua Bai团队开发了这样一种技术,它被称为多重限制性扩增子测序(Multiplex Restriction Amplicon Sequencing ,MRASeq),它通过对限制性位点两侧的扩增子进行PCR扩增来降低基因组的复杂性。第一个PCR引物包含3′端的限制性位点序列,前面有6‐10个特异性或退化核苷酸序列的碱基,随后是一个独特的M13尾巴序列,作为第二个PCR的结合位点,该序列增加了测序引物和条形码,以允许样本多重测序。限制位点和邻近核苷酸的序列可以改变,以适应不同的物种。从异源六倍体小麦双亲本群体的MRASeq SNPs物理图谱显示,SNPs在基因组中随机分布。MRASeq从小麦双亲群体和小麦、大麦的自然群体中产生了数千个SNPs。这一新颖的、基于下一代测序的基因分型平台可用于在连锁图谱中筛选数量性状位点(QTL)、在育种中的背景选择,以及在各种物种中的许多其他遗传学和育种方面的应用。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13192 


03次生代谢及调控


法国蒙彼利埃大学Elena Kazakou / François Vasseur团队研究发现次生代谢对拟南芥凋落物分解特性的重要性


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尽管植物表型的种间变异会影响凋落物分解等身后过程,但是哪些性状及环境压力会影响这一关系目前仍然不清楚。研究种内变异对于鉴定和比较性状对可分解性的影响及自然选择的潜在作用至关重要。法国蒙彼利埃大学Elena Kazakou / François Vasseur团队通过在受控条件下生长的拟南芥,研究了可分解性、与物种可分解性相关的典型植物性状(形态-生理性状)和叶片代谢产物之间的关系。他们还研究了一些基因型位点的可分解性和环境变量之间的相关性,且用全基因组关联研究(GWAS)分析了可分解性的遗传结构。


他们发现,可分解性与降水呈正相关,且存在较大的遗传变异性。形态生理特征对可分解性影响较小,而次级代谢产物,尤其是硫代葡萄糖苷,与可分解性相关。此外,GWAS分析也进一步表明与细胞膜和包膜组成相关的基因和代谢物可调控可分解性的变化。研究表明,由于对气候的代谢适应性不同,物种内的可分解性表现出差异。研究结果强调,像硫代葡萄糖苷这样的防御相关代谢物的细微变化可能会强烈影响可分解性等身后过程。 


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15983 



04植物生长发育与调控


美国佛蒙特大学Jill C. Preston团队发现影响矮牵牛花瓣融合形成的关键基因


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被子植物花瓣融合(合瓣)已经过多次进化,其可增加植物及其传粉者之间的特异性。为了揭示可能导致双子叶植物矮牵牛(茄科)中合瓣花发育的遗传变化,来自美国佛蒙特大学的Jill C. Preston团队在花冠的不同区域进行了总体及精细的基因表达分析。他们发现,尽管在近端 - 远端转录组中发现与离瓣花模式植物拟南芥有几个相似之处,但是在矮牵牛花中与近端融合花冠筒表达相关的几个基因在拟南芥中却控制远端花瓣区域。这种差异与两个物种个体发育过程中花瓣形状的变化和融合额的变化相一致。此外,研究人员基于器官边界特化中的功能诠释,对未融合的裂片和矮牵牛花瓣的融合管之间的差异基因表达分析后筛选出了三个影响合瓣花形成的基因。其中,HANABA TARANU(HAN)-like基因PhGATA19沉默后将导致矮牵牛花瓣的融合减少,且同时沉默PhGATA19及同源基因后导致植物过早衰老。最后,对之前鉴定的器官边界候选基因NO APICAL MERISTEM(NAM)进行表达分析后发现,其建立了除了花瓣之间的边界外的大多数矮牵牛花器官之间的边界,,从而进一步验证了上述假设。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14436 


05转录组学


法国蒙彼利埃大学M Gros‐Balthazard / B. Khadari团队从转录组水平和基因表达水平解析油橄榄的驯化路径


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油橄榄 (Olea europaea L. subsp. europaea) 是地中海地区最古老、对社会经济具有最重要意义的多年生栽培作物之一。然而,目前人们对于其起源仍有争议,对驯化相关表型变化的遗传基础尚不清楚。


来自法国蒙彼利埃大学的M Gros‐Balthazard / B. Khadari团队为68株野生和栽培油橄榄树生成了RNA‐seq数据,以研究其转录和序列水平上的遗传多样性和结构。为了在驯化过程中定位通过人工选择靶向的推测基因或表达途径,他们采用了两步法,识别了差异表达的基因,并筛选了转录组以获得所选择的特征。他们的分析支持了从地中海盆地东部向西扩散,随后与西部野生橄榄混合的驯化事件。虽然在比较栽培油橄榄和野生油橄榄时发现基因表达有很大的变化,但他们没有发现编码变异的选择性的主要特征,以及发现只有微弱的信号影响转录因子。研究结果表明,油橄榄的驯化只对基因组产生了温和的影响,驯化表现主要与基因表达的变化有关,这与油橄榄的进化史和生活史特征相一致。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14435 




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