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植物学领域最新进展集锦 | 苹果花青素生物合成、水稻铁元素吸收、猕猴桃成熟调控

已有 1209 次阅读 2019-10-11 23:33 |个人分类:热点研究|系统分类:科普集锦

01 植物抗非生物胁迫


山东农业大学园艺科学与工程学院郝玉金/王小非团队研究发现ERF转录因子MdERF38促进干旱胁迫诱导的苹果花青素生物合成。



干旱胁迫能诱导多种植物花青素合成。然而,其潜在的分子机制仍不清楚。乙烯响应因子(ERFs)在植物生长和各种胁迫反应中起着关键作用,包括影响花青素的生物合成。本研究中,山东农业大学园艺科学与工程学院郝玉金/王小非团队对参与干旱胁迫诱导的花青素合成的ERF蛋白MdERF38进行了鉴定。生化和分子实验分析表明,MdERF38与花青素生物合成的正调节因子MdMYB1相互作用,促进MdMYB1与其靶基因的结合。因此,MdERF38促进了花青素在干旱胁迫下的生物合成。此外,他们还发现,花青素生物合成的负调节因子MdBT2通过加速降解MdERF38蛋白,减少了MdERF38促进的花青素生物合成。总之,该研究结果揭示了干旱胁迫诱导的花青素生物合成的机制,即包括转录和翻译后水平的MdERF38的动态调节。


阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14555



02 植物营养


浙江大学寿惠霞教授团队研究发现转录因子OsbHLH156对水稻铁元素吸收的调控机制。



植物进化出两种方法从土壤中获取亚铁(策略一)或铁(策略二)。铁相关bHLH转录因子2 (IRO2)被认为是水稻(策略二)铁吸收的关键调控因子。然而,目前对其作用模式、亚细胞定位和结合因子了解甚少。


浙江大学生命科学学院寿惠霞团队通过RNA-seq分析,发现了一种新的bHLH型转录因子OsbHLH156。他们通过对OsbHLH156和IRO2的表型、元素含量、转录组、相互作用和亚细胞定位观察,分析了OsbHLH156在铁元素稳态中的作用。


OsbHLH156主要在根中表达,缺铁后其转录水平增加。OsbHLH156功能缺失后出现因缺铁引起的幼苗萎黄病及铁元素含量降低,即使在Fe(III)处理条件下。转录组分析显示,在osbhlh156-1突变体中,大多数参与策略二的缺铁响应基因的表达并没有被诱导。此外,OsbHLH156是IRO2的核定位必需的。


以上结果表明,OsbHLH156需要通过与一个以前确定的“主”调控因子IRO2互作来调控水稻对铁的摄取。此外,它是IRO2的核定位所必需的。


阅读原文:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16232



03 果实成熟衰老与调控


浙江大学农业与生物技术学院殷学仁团队与新西兰植物与食物研究所Andrew C. Allan团队合作鉴定出一种与猕猴桃果实成熟相关的一种转录后调控因子。



猕猴桃是一种对乙烯敏感的呼吸跃变型果实,受多种乙烯响应性结构基因和转录因子的影响。然而,它成熟所必需的其他转录后调节因子(如miRNA)的作用仍不明确。


浙江大学农业与生物技术学院殷学仁团队与新西兰植物与食物研究所Andrew C. Allan团队合作使用高通量测序sRNA、降解组和转录组方法,以鉴定更多的控制猕猴桃果实成熟的关键因子。


两个NAM/ATAF/CUC结构域转录因子(AdNAC6和AdNAC7)都是miR164的预测靶点,它们均被外源乙烯显著上调。基因表达分析和荧光素酶报告基因分析表明Ade-miR164和它的一个前体miRNAs (Ade‐MIR164b)被乙烯抑制,并与AdNAC6/7表达呈负相关。后续分析表明AdNAC6和AdNAC7蛋白是转录激活子,并结合AdACS1(1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶),AdACO1(1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶)和AdMAN1(内-β-甘露聚糖酶)的启动子区域。此外,亚细胞分析表明AdNAC6/7蛋白的位置受Ade‐miR164的影响。


该研究基于多种组学的方法揭示了一种涉及乙烯‐miR164‐NAC的果实成熟的新型调控机制。miR164‐NAC的调控通路存在于各种果实中(如蔷薇科果实、柑橘、葡萄),对果实成熟的调控具有重要意义。


阅读原文:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16233



04 植物生长发育及调控


中国农业科学院作物科学研究所高英团队发现核转运蛋白SAD2在拟南芥钙和H2O2介导的细胞死亡中的重要作用。


在对病原体的反应中,植物细胞表现出细胞内钙离子浓度的快速增加和活性氧(ROS)的激增。细胞内Ca2+的增加和ROS的积累对诱导程序性细胞死亡(PCD)至关重要,但其分子机制尚不完全清楚。中国农业科学院作物科学研究所高英团队筛选了一个拟南芥突变体sad2-5,该突变体在SAD2基因的第18外显子中含有T‐DNA插入。sad2-5突变体中由H2O2诱导的[Ca2+]cyt增加显著大于野生型,且在伏马菌素B1(FB1)处理下,sad2-5突变体表现出明显的细胞死亡表型和异常的H2O2积累。CaCl2可以增强FB1诱导的sad2-5突变体的细胞死亡,而LaCl3(一种钙离子通道阻滞剂),可以恢复FB1诱导的sad2-5的PCD表型。sad2-5 fbr11-1双突变体表现出与fbr11-1相同的FB1敏感表型,该表型在新的鞘脂类合成中起关键作用,表明SAD2作用于FBR11的下游。这些结果提示了核转运蛋白在钙和ROS介导的PCD反应中的重要作用,并为进一步分析PCD中SAD2功能的分子机制和提高作物对不利环境的抗性提供了重要的理论基础。


阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14544



05 植物信号转导


瑞士日内瓦大学Roman Ulm团队鉴定出两种转录因子在拟南芥下胚轴生长抑制中的作用。



下胚轴生长抑制是由UV-B光感受器UV RESISTANCE LOCUS 8 (UVR8)介导的一种成熟的UV-B诱导的光形态发生反应。然而,UVR8信号转导引发下胚轴生长抑制的分子机制尚不清楚。bZIP蛋白ELONGATED HYPOCOTYL 5(HY5)是UVR8信号通路中主要的正调控转录因子,HY5-HOMOLOG (HYH)也起着次要作用。然而,来自瑞士日内瓦大学的Roman Ulm团队证明hy5 hyh双突变体能维持显著的UVR8依赖性下胚轴生长抑制。他们发现UVR8依赖性抑制因子bHLH转录因子PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 4 (PIF4)和PIF5是UVR8信号通路的一部分,它们能导致下胚轴生长抑制。UVR8介导的几个下胚轴伸长相关基因的抑制独立于HY5和HYH,但很大程度上与UVR8介导的PIF4和PIF5降解相关,这一过程导致PIF4/5的靶启动子占用率降低。以上结果表明UVR8介导的下胚轴生长抑制涉及PIF4和PIF5的降解。这些发现有助于对UVR8诱导的光形态发生机制的理解,并进一步证明PIFs作为不同光受体信号通路的调控子。


阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14556



(本期作者:砖泥)






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