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植物学领域最新进展集锦 | L-Ara与ABA介导的种子萌发

已有 795 次阅读 2019-9-9 22:54 |个人分类:热点研究|系统分类:博客资讯

01植物生长发育及调控


南京农业大学张阿英团队研究揭示L-Ara在ABA介导的种子萌发过程中的功能


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L-阿拉伯糖(L-Ara)是植物多糖和糖蛋白中的一种主要单糖,在植物生长和发育中发挥作用。然而,L-Ara在脱落酸(ABA)介导的种子萌发过程中的潜在作用在很大程度上被忽略了。本研究中来自南京农业大学的张阿英团队的研究结果展示了L-Ara在ABA介导的种子萌发过程中的功能。


他们发现,ABA减缓了种子细胞壁L-Ara的减少,外源L-Ara加剧了ABA对种子萌发的抑制作用。进一步发现,编码UDP‐D‐XYLOSE 4‐EPIMERASE 1的MUR4在ABA介导的萌发中起重要作用。MUR4在胚胎中高度表达并且在种子和幼苗中可被ABA诱导。过表达MUR4能促使种子萌发和萌发后早期生长对ABA过敏。


进一步分析显示,ABSCISIC ACID INSENSITIVE(ABI4)通过直接结合MUR4启动子的CE1基序正向调控MUR4的表达。abi4-1突变体在种子细胞壁中具有较低的L-Ara含量,而在过表达ABI4的种子细胞壁中L-Ara含量较高。遗传分析表明,abi4-1中MUR4的过表达部分恢复了abi4-1的ABA敏感性。


该研究建立了ABA和L‐Ara在ABA介导的种子萌发和拟南芥子叶绿化过程中的联系,并揭示了其潜在的分子机制。


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16149 



02果实成熟衰老及调控


德国慕尼黑工业大学Wilfried Schwab团队研究发现两种草莓木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶基因通过修饰细胞壁成分促进草莓果实成熟


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草莓果实软化被认为与通过细胞壁修饰酶进行的细胞壁成分(如木葡聚糖)的修饰有关。本研究中,德国慕尼黑工业大学Wilfried Schwab团队对两种草莓重组木葡聚糖内转葡糖苷酶/水解酶(XTHs)基因的体内外特性进行了研究,即FvXTH9和FvXTH6。他们从公开可用的草莓基因组序列中挖掘出了28个假定的XTH基因。FvXTH9在FvXTHs转录组数据中的表达水平最高,因此研究人员选择了FvXTH9和跟它紧密相关的FvXTH6进行进一步分析。为了更详细地研究它们在果实成熟过程中的作用,他们将FvXTH9和FvXTH6的编码序列克隆到载体pYES2中,并在酿酒酵母中表达。FvXTH9和FvXTH6以木葡聚糖为供体底物,对多种受体底物表现出木葡聚糖内转葡糖苷酶(XET)活性。有趣的是,FvXTH9显示了混合连接葡聚糖:木葡聚糖内转葡糖苷酶(MXE)和纤维素:木葡聚糖内转葡糖苷酶(CXE)的活性。FvXTH9和FvXTH6的pH值均为6.5。亚细胞定位的预测其定位于分泌途径,这已被烟草(Nicotiana tabacum)的定位研究证实。过表达表明,草莓果实经FvXTH9和FvXTH6浸润后成熟较快,硬度较空白对照pBI121有所下降。因此,以上结果表明FvXTH9和FvXTH6可能通过修饰细胞壁成分促进草莓果实成熟。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14512 



03植物水分生理


西班牙CTFC‐AGROTECNIO联合研究所Antoine Cabon团队研究了水势对樟子松管胞扩张的影响


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水分有效性在多大程度上可以用来预测木质部导管的扩张和最终尺寸仍然是一个悬而未决的问题。


本研究中,西班牙CTFC‐AGROTECNIO联合研究所Antoine Cabon团队对该问题进行了研究。他们以西班牙中部的樟子松为研究对象,在2年的时间内,通过每周对采集的微核进行管胞直径的重复测量,重建了松柏管胞扩张的时间过程。他们还通过时间序列相关分析和力学分析,建立了基于洛哈特方程、以水势为唯一输入的模拟每日管胞扩张速率和持续时间的模型,并分析了水分有效性在这些动力学过程中的作用。


管胞扩大遵循类似S形的时间过程。他们的分析表明,最终管胞直径与管胞扩张时的供水量密切相关。根据观察到的管胞扩张时间过程,对力学模型进行了校准并成功验证(R2=0.92)。该模型还能够重现管胞扩张率、持续时间和最终直径的季节变化(R2=0.84 - 0.99)。


该研究结果支持了一个假设,即基于水势对膨润土驱动细胞膨胀的直接影响,可以对管胞扩大和最终尺寸进行建模。这一机制与其他报道的管胞尺寸变化模式一致。


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16146 




04植物信号转导


法国昂热大学Julia Buitink团队鉴定出生长素信号在种子成熟过程中的作用


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种子寿命,即种子在干燥贮藏过程中保持的活力,是保持植物遗传资源和种子活力的一个重要因素。法国昂热大学Julia Buitink团队通过对种子成熟时间基因调控网络的推断,生长素信号通路被认为是诱导长寿相关基因的一种机制。他们利用拟南芥生长素响应传感器和色氨酸依赖性生长素生物合成突变体。研究了生长素信号在种子成熟过程中的作用。DII和DR5传感器表明,随着寿命的延长,生长素信号的输入和输出均会增加,并经历时空再分布,在整个胚胎中传播。随着生长素信号活性的改变,单个生长素生物合成突变体种子的寿命受到生长素活性水平的影响。生长素在胚胎发育过程中诱导与生长素反应元件富集启动子和主调节因子ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3的长寿相关基因,并在生长素生物合成突变体中解除调控。在abi3‐1突变体中,外源生长素在种子成熟过程中对种子寿命的有益影响被消除。这些数据表明生长素信号活性对种子成熟过程中获得寿命积累起着重要作用。


阅读原文:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16150 



05植物病理学


巴基斯坦国家生物技术和基因工程研究所Shahid Mansoor团队对棉花的棉花叶卷曲双粒病毒抗性的进行了分子鉴定


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栽培棉(Gossypium hirsutum)是世界上最重要的纤维作物。棉花叶卷曲病(CLCuD)是印度和巴基斯坦纺织工业的主要限制因素和威胁。所有本地棉花品种对CLCuD表现出中等至无抗性。在这项研究中,巴基斯坦国家生物技术和基因工程研究所Shahid Mansoor团队通过使用携带病毒的粉虱的攻击来评估了外来的棉花品种Mac7作为CLCuD的抗性来源的作用,并通过qPCR来评估CLCuD相关的双链病毒/倍他沙星的存在/缺失和相对滴度。结果表明,致病性决定子的复制在Mac7中显著减弱,并且可能是形成抗性表型的原因。然后,为了破译Mac7中CLCuD抗性的遗传基础,他们对CLCuD感染的Mac7进行了RNA测序,并用24个独立基因的qPCR验证了RNA-Seq数据。他们进行了共表达网络和通路分析,以调节双链病毒/倍他沙星相互作用基因。在共表达网络中鉴定了9个具有52个高度连接基因中心的新模块。对这些中枢的分析表明了生长素刺激和细胞定位通路在CLCuD反应中的差异调控。他们还分析了Mac7中双粒双链病毒/倍他沙星相互作用基因的差异调控。并通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)进一步对选定的候选基因进行功能验证。最后,他们评估了抗性反应基因的基因组背景,发现这些基因不是陆地棉的A或D亚基因组特异性的。这些结果对于理解CLCuD抗性机制和在栽培棉中产生持久抗性具有重要意义。


阅读原文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13236 



(本期作者:砖泥,论文作者亦有贡献)



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