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植物学领域最新进展 | 苹果茎根发育抑制、拟南芥根系结构、G蛋白亚基相互作用与植物反应特异性、植物发育后调控

已有 529 次阅读 2020-2-20 14:13 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流

植物生长发育及调控


中国农业大学李天红团队研究发现MsGH3.5的过表达通过生长素和细胞分裂素途径抑制苹果植株的茎和根的发育。


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植物激素的相互作用对植物的发育至关重要。生长素和细胞分裂素在调节植物生长和发育中均起到重要作用。然而,这两种植物激素之间的相互作用是复杂的,目前尚未完全了解。本研究中,来自中国农业大学的李天红团队分离了野生苹果(Malus sieversii Roem) GRETCHEN HAGEN3 (GH3)基因MsGH3.5,并编码吲哚3乙酸(IAA)酰胺合成酶。MsGH3.5的过表达显著降低了游离IAA含量,增加了部分IAA 氨基酸偶联物的含量,而MsGH3.5的过表达株系与对照相比植株矮化,且产生的不定根更少。这种表型与GH3在植物生长素内环境平衡中将过剩的游离活性IAA与氨基酸结合的作用是相符的。此外,MsGH3.5的过表达显著增加了整个植株中细胞分裂素的浓度,改变了细胞分裂素生物合成、代谢和信号转导相关基因的表达。此外,外源细胞分裂素的添加后通过细胞分裂素B型反应调节因子MsRR1a的活性诱导了MsGH3.5的表达,MsRR1a介导了细胞分裂素的初级反应。MsRR1a通过直接与MsGH3.5的启动子结合激活了MsGH3.5的表达,并将生长素和细胞分裂素信号连接起来。过表达MsRR1a的植株也表现出较少的不定根,这与MsRR1a对MsGH3.5表达的调控一致。综上所述,研究发现MsGH3.5通过调节生长素和细胞分裂素水平以及信号通路来影响苹果的生长发育。这些发现为植物生长素和细胞分裂素途径之间的相互作用提供了新见解。

点击链接阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14717 



植物病理


北京林业大学王永林团队研究发现bZIP转录因子VdAtf1通过介导大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)的氮代谢来调节毒性。


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大丽轮枝菌能在数百种植物中引起维管束枯萎病。大多数致病真菌的毒性都需要bZIP转录因子Atf1的同源基因的参与,但其分子基础尚不清楚。来自北京林业大学的王永林研究团队进行了靶向基因缺失、表达分析、生物化学和致病性分析,以证明VdAtf1通过调控大丽轮枝菌的硝化抗性和氮代谢来调控发病机制。VdAtf1通过调控一氧化氮(NO)抗性和无机氮代谢而非氧化抗性来控制发病机制,这是大丽轮枝菌入侵丝形成的重要机制。VdAtf1会响应各种氮源而影响铵和硝酸盐的同化作用。VdAtf1可以参与调控VdNut1的表达。VdAtf1通过增强真菌细胞壁以及引起甲基乙二醛和甘油的过度积累而对NO胁迫作出反应,进而影响NO的解毒。研究人员还验证了禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)中的VdAtf1直系同源物介导了氮的代谢,提示其在相关植物病原真菌中的功能是保守的。本发现揭示了VdAtf1在大丽轮枝菌发病机制、硝化抗性和氮代谢中的新功能。这些结果为转录因子VdAtf1的毒力调控机制提供了新的见解。


点击链接阅读原文:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16481 



植物信号转导


澳大利亚国立大学科研人员发现CEP受体信号转导控制拟南芥和苜蓿植物的根系结构。


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根系结构(Root system architecture, RSA)影响植物从土壤中获取资源的有效性,但是控制RSA的遗传网络在很大程度上仍然不清楚。来自澳大利亚国立大学的Michael A. Djordjevic研究团队使用根盒、X射线计算机断层扫描、嫁接、生长素运输测量和激素定量分析来证明拟南芥和苜蓿植物CEP (C端编码肽)-CEP受体信号控制RSA、侧根(LRs)的向重力性定点角(GSA)、生长素水平和生长素运输。研究人员证明了土壤种植的拟南芥和苜蓿植物CEP受体突变体的RSA更窄,这是因为其具有更陡的LR GSA。嫁接显示芽中的CEPR1控制着GSA。CEP受体突变体表现为根生长素转运增加和芽生长素水平升高。在野生型芽中施加生长素诱导了更陡的GSA,而生长素转运抑制剂抵消了CEP受体突变体中较陡的GSA表型。此外,CEP多肽增加了WT的GSA,抑制了根生长素的运输,而CEP受体突变体则没有。结果表明,拟南芥和苜蓿植物的CEP-CEP受体依赖性信号输出控制RSA、LR GSA、芽生长素水平和根生长素运输。研究人员认为操纵CEP信号强度或CEP受体下游靶点或能提供改变RSA的方法。

点击链接阅读原文 :https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16483 



植物信号转导


美国唐纳德•丹弗思植物科学中心科研人员研究发现G蛋白亚基之间相互作用有助于植物反应的特异性。


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植物同时整合来自各种内源和外源的信息,以优化生长和发育。这就要求植物的信号网络具有高度的动态性和灵活性。其中一个网络涉及由Gα,Gβ和Gγ亚基组成的异源三聚体G蛋白,它影响生长,发育和应激反应途径的许多方面。在拟南芥(Arabidopsis)等植物中,存在一个相对简单的G蛋白库,该库由一个经典和三个超大Gα,一个Gβ和三个Gγ亚基组成。因为Gβ和Gγ蛋白形成专性二聚体,所以缺少唯一Gβ或所有Gγ基因的植物的表型与预期的相似。然而,Gα蛋白既可以单体形式存在,也可以与Gβγ形式复合存在,而且不同Gα蛋白与唯一Gβ的组合遗传和生理相互作用的细节仍待探索。为了评估这种灵活的,依赖信号的相互作用及其对引起特异性反应的贡献,来自美国唐纳德•丹弗思植物科学中心的Sona Pandey团队构建了缺乏Gα和Gβ基因特定组合的拟南芥突变体,进行了广泛的表型分析,并在亚基使用和相互作用特异性的背景下评估了结果。研究数据表明,存在多种机制模式,在某些情况下还存在复杂的上位关系,这主要取决于Gα和Gβ蛋白之间的信号依赖性相互作用。这表明植物G蛋白网络的固有灵活性尽管有限,但它提供了在不断变化的环境中生存所需的适应性。


点击链接阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14714 



植物生长发育及调控


英国伯明翰大学科研人员研究发现PRT6 N降解决定子通路通过将VRN2限制在内源性缺氧位以调节植物发育。


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VERNALIZATION2 (VRN2)是被子植物特异的PRC2亚基,它是PRT6 N降解决定子途径中由泛素介导的蛋白水解的PCO分支的一个氧(O2)调控靶点。这一翻译后调控如何协调VRN2活性仍有待完全确定。本研究中,来自英国伯明翰大学的Daniel J. Gibbs 团队使用拟南芥的生态型、突变体和转基因株系来探究VRN2稳定性的控制对植物发育过程中的影响。VRN2定位于气生根组织的内源性缺氧区域。在根尖,VRN2根据光周期对开花时间有不同的调节作用,而在侧根原基和根顶端分生组织中,VRN2对根系结构有负向调节作用。异位积累VRN2对开花的影响不显著,但对根系生长的抑制作用增强。在春化依赖的晚花生态型中,VRN2只有在其蛋白水解因冷暴露而受到抑制时才在分生组织外活跃,因为其功能需要同时增加其他PRC2亚基和辅因子。综上,研究人员发现VRN2的O2敏感型N降解决定子具有双重功能,将VRN2限制在分生组织和原基中,在其中具有特定的发育作用,同时也允许根据环境变化在分生组织外广泛积累,从而导致其它功能。


点击链接阅读原文:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16477 


(本期作者:砖泥)



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