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Wiley植物学领域最新进展 | 锌指蛋白与水稻发育、杨树根系生长和抗旱性、光与拟南芥雄蕊伸长

已有 337 次阅读 2020-4-2 10:41 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流|关键词:学者

01. 植物生长发育及调控

华南农业大学陈乐天/祝钦泷团队研究鉴定了一种新型CCCH型锌指蛋白SAW1调节水稻中赤霉素的稳态和花药的发育的分子机制。

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雄性不育是杂交制种的前提。植物激素赤霉素(GA)参与调控雄性生殖发育,但其调控花药发育的分子机制尚不清楚。本研究中,来自华南农业大学的陈乐天/祝钦泷团队分离和鉴定了一种GA稳态的新型正调控因子SAW1,它能调控水稻(Oryza sativa)花药的发育。携带隐性突变等位基因saw1的水稻植株产生异常花药,花药壁肿胀,花粉败育。在水稻中,CRISPR/Cas9介导的SAW1敲除产生了类似的雄性不育表型。SAW1编码了一个新的核定位CCCH串联锌指蛋白,该蛋白可直接与GA合成基因OsGA20ox3的启动子区域结合,诱导其花药特异性表达。在saw1花药中,OsGA20ox3的表达显著降低,导致活性GA含量降低,进而GA诱导的花药调节基因OsGAMYB的表达降低。因此,他们的研究结果揭示了SAW1-GA20ox3-GAMYB途径控制水稻花药发育的机制,并为杂交育种中通过基因组编辑快速产生雄性不育系提供了新的靶基因。


点击链接阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.12924 


02. 植物非生物胁迫

北京林业大学夏新莉团队研究发现一种根特异性的NF-Y转录因子通过ABA介导的IAA转运正向调节杨树根系生长和抗旱性。

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根系生长控制在植物对干旱胁迫的适应中起着重要的作用,但这种控制潜在的分子机制目前尚不明确。本研究中,来自北京林业大学的夏新莉团队从胡杨中分离到一个根特异性核因子Y (NF‐Y)转录因子PdNF-YB21。他们通过多种形态、生理、分子、生化和光谱学技术分析了PdNF-YB21的作用机制。在杨树中PdNF-YB21的过表达促进了根的生长,使木质部导管高度木质化和增大,从而提高了杨树的抗旱性。相比之下,CRISPR/Cas9介导的突变体nf-yb21表现出根系生长和抗旱性下降。PdNF-YB21与B3结构域转录因子PdFUSCA3(PdFUS3)相互作用。PdFUS3直接激活ABA合成关键基因PdNCED3的启动子,导致水分缺乏的杨树根ABA含量显著增加。杨树NF-YB21和FUS3的共表达显著增强了PdNCED3的表达。此外,ABA促进了IAA在根尖的运输,最终促进了根系的生长和抗旱性。综上所述,本研究的数据表明NF - YB21 - FUS3 - NCED3是生长素调控的杨树根系在干旱条件下生长的重要途径。


点击链接阅读原文:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16524 


03. 植物信号转导

中国科学院微生物研究所刘俊研究组揭示水稻中的bHLH转录激活因子通过核-质转运来调节防御信号。 

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植物激素信号通路之间的关系对于控制病原菌入侵时的免疫应答至关重要。水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)在高等植物的免疫应答中起着重要的拮抗作用。本研究中,来自中国科学院微生物研究所的刘俊研究组鉴定了一种螺旋-环-螺旋转录激活物OsbHLH6,它通过调控水稻(Oryzasativa)的核-质转运来调控SA和JA信号转导,从而在水稻中产生抗病性。稻瘟病菌感染时OsbHLH6表达上调。过表达OsbHLH6的转基因水稻表现出JA响应基因表达增加,对病原菌的易感性增强。核定位的OsbHLH6激活JA信号并抑制SA信号;不过,SA调控因子OsNPR1将OsbHLH6隔离在细胞质中以减轻其作用。他们的数据表明,OsbHLH6通过动态调控SA和JA信号来调控抗病性。


点击链接阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.12922 


04. 植物生长发育调控

美国华盛顿州立大学Mechthild Tegeder实验室及南京农业大学徐国华团队研究发现水稻OsLHT1在氨基酸的根吸收和根-茎分配中起重要作用。

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在农业土壤中,氨基酸是作物生长和产量的重要氮源。然而,植物对氨基酸吸收和分配的分子机制还知之甚少。本研究中,来自美国华盛顿州立大学的Mechthild Tegeder实验室南京农业大学的徐国华团队研究表明,水稻(Oryza sativa L.)根系在土壤浓度下可获得天冬氨酸,而粳稻亚种对这种酸性氨基酸的吸收效率是籼稻亚种的1.5倍。通过对68个典型粳稻或籼稻种质资源的遗传关联分析,确定了水稻赖氨酸-组氨酸型转运蛋白1 (OsLHT1)作为与天冬氨酸吸收性状相关的候选基因。当在酵母中表达时,OsLHT1在多种氨基酸上支持细胞的生长,并有效地运输天冬氨酸、天冬酰胺和谷氨酸。OsLHT1定位于整个水稻根,包括根毛、表皮、皮层和中柱,以及叶片的脉管系统中。敲除粳稻中的OsLHT1导致根系对氨基酸的吸收减少。此外,他们发现在给突变体补充15N氨基酸后,与野生型相比具有更高比例的15N保留在根中,而不是分配到芽中。15N-氨氮的吸收以及随后将根合成的氨基酸传递到Oslht1芽的数量也显著减少,且芽生长也受到抑制。这些结果共同证明OsLHT1在氨基酸的根吸收和根茎分配中均能发挥作用。


点击链接阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14742 


05. 植物生长发育调控

意大利罗马大学Giovanna Serino/MauraCardarelli团队研究发现光通过隐花色素、光敏色素和COP1、HY5和HYH来控制雄蕊伸长。

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在拟南芥中,确保雄性育性的雄蕊延长受生长素应答因子ARF8的控制,该因子调节生长素抑制因子IAA19的表达。本研究中,来自意大利罗马大学的Giovanna Serino/Maura Cardarelli团队揭示了光在控制雄蕊伸长中的作用。通过广泛的遗传和分子实验分析,他们发现光信号COP1的阻遏物,通过其靶标HY5和HYH控制着雄蕊的伸长,而与ARF8相反的HY5直接抑制雄蕊中的IAA19表达。此外,他们还发现,在封闭的花蕾中,当光线被萼片和花瓣遮挡时,蓝光受体CRY1/ CRY2抑制雄蕊伸长。在花开放和随后的阶段,雄蕊伸长受到红光和远红光受体PHYA/PHYB的抑制。综上所述,不同的光质被特定的光感受器和下游的COP1-HY5/HYH模块依次感知,从而精确调节了生长素诱导的雄蕊伸长并调节雄性育性。


点击链接阅读原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14736 



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