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    生物技术前沿一周纵览(2020年8月2日)

    2020-08-02 23:02 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

    HY5调控光形态建成功能的辅因子——BBX蛋白
    光不仅为植物的光合作用提供能量,而且还是一种重要的环境信号,调控植物生长和发育的多个过程。近日,科学家研究了BBX转录因子在COP1-HY5??橹械墓δ懿⒉髁薆BX蛋白作为HY5限速辅因子的作用机制。该研究首先对BBX20的功能进行了验证,发现bbx20-1突变体表现出下胚轴伸长表型而BBX20的过表达则抑制了下胚轴伸长。结果表明,B-box蛋白符合X因子的要求,是HY5功能的关键调节因子。该研究最后还发现,bbx202122仅影响约15%的hy5调节基因,表明除了BBX蛋白外还存在其他HY5辅因子。综上,该研究证明了BBX20-22是HY5的必需辅助因子并阐明了其作用机制。值得一提的是,该研究提供证据表明主调节因子通过对辅因子的专一依赖性获得其调控植物发育和响应能力的特异性和动态性。(Nature Plants

    开发出高精准胞嘧啶碱基编辑工具
    碱基编辑技术(Base Editing)是基于CRISPR系统开发的基因组定向修饰技术。近日,研究人员通过对人类胞嘧啶脱氨酶(APOBEC3B)蛋白的理性设计,并结合新型的胞嘧啶碱基编辑筛选方法,开发出了新型高精度、高编辑活性的胞嘧啶碱基编辑工具。研究人员在水稻原生质体中建立并优化了基于R-loop的高通量碱基编辑器特异性评估方法,通过对一系列理性设计的基于人源APOBEC脱氨酶的CBE的特异性进行筛选。研究人员将这些单氨基酸突变进行组合创制了9个多氨基酸替换变体,最终筛选得到了两种靶向编辑效率较高且特异性显著增加的CBE变体:A3Bctd-VHM-BE3 和A3Bctd-KKR-BE3。对编辑产物的分析显示,这两种变体在编辑窗口内主要产生单个C或者两个C的替换,显著提升了编辑的精确性。最后,通过对150个水稻编辑植株的全基因组测序数据进一步证明了A3Bctd-VHM-BE3 和A3Bctd-KKR-BE3的高特异性。该研究为基因治疗和植物分子设计育种提供了强有力的工具支撑。(Molecular Cell

    鉴定到了植物青枯病菌效应蛋白Brg11的寄主靶标
    在与寄主植物互作的过程中,植物病原细菌通过III型分泌系统向寄主细胞中注射大量的效应蛋白,来抑制寄主的免疫反应或干扰细胞的正常功能,从而引起病害的发生。近日,科学家研究鉴定到了植物青枯病菌效应蛋白Brg11的寄主靶标——精氨酸脱羧酶(ADC)基因,并发现Brg11通过促进寄主多胺合成抑制其它病原菌的生长,以此提高青枯病菌在微生物群落中的竞争力。该研究首先鉴定了Brg11在番茄上的靶标基因,发现Brg11能够结合到寄主arginine decarboxylase (ADC) 基因的启动子区域并激活ADC基因的转录表达,ADC基因参与植物多胺的生物合成。该研究发现Brg11诱导的ADC表达及多胺的合成对R. solanacearum的生长没有影响,非常有意思的是,ADC基因的表达却能够抑制植物病原菌Pseudomonas syringae的生长。综上,该研究表明效应蛋白Brg11可能通过靶向寄主基因抑制其他微生物的生长,从而提高R. solanacearum在整个微生物群落中的竞争力,这也首次表明III型效应蛋白很可能在病原物-寄主-微生物群落的互作过程中起着重要的作用。(Cell Host & Microbe

    揭示发育程序与逆境激素ABA协作调控植物根系木栓化的分子机制

    植物根系是吸收水分和养分的主要器官,但由于土壤环境的多变,往往造成不利的逆境环境。为了更好保持植物体内水分和养分的稳态,植物根系的吸收具有高度选择性。近日,科学家研究揭示了发育程序与逆境激素ABA协作调控植物根系木栓化的分子机制。研究人员发现调控根皮层内皮层干细胞平周分裂促进内皮层早期形成的关键转录因子SHR(SHORT-ROOT),协同下游MYB36,形成一个多级调控网络,指导木栓质特异性的沉积在内皮层。研究发现,逆境诱导的ABA却可以快速刺激根系增强木栓化,此外ABA诱导的木栓化是一个短暂非持续性的过程。进一步研究发现,ABA与发育调控程序交叉于下游关键节点因子MYB39。此转录因子作为发育与环境信号交叉的下游枢纽,直接与suberin合成途径中脂肪酸代谢关键酶FAR5(乙醇形成脂肪?;窤还原酶)启动子结合激活其表达。单独过表达MYB39即可显著增加根中木栓质的沉积。综上,该研究结果为植物根木栓化过程中,发育进程和环境胁迫之间的如何相互作用提供了重要的见解。(Plant journal

    绘制拟南芥叶片胞外囊泡脂质图谱
    胞外囊泡(EVs)是细胞释放的载有生物分子的脂质双层膜囊泡,在哺乳动物中,它可以改变细胞微环境,诱导机体免疫反应以及细胞组织再生等过程。近日,研究人员绘制了拟南芥叶片胞外囊泡的脂质图谱,并揭示鞘脂GIPCs在胞外囊泡分泌过程中具有重要作用。该研究以拟南芥材料,对莲座叶EV脂质组做了比较全面的分析,发现EV富含一类特殊的鞘脂成分:葡糖肌醇磷酸神经酰胺(GIPCs)。研究发现,该突变体叶细胞中GIPCs的含量明显降低,仅为野生型的22%。GIPCs主要分布在细胞表面膜系统,极性头基带负电,可感知响应盐胁迫和病原真菌毒蛋白,在植物应对生物及非生物胁迫的过程中发挥关键作用。flg22是细菌型病原菌鞭毛蛋白中一段高度保守的多肽,可以特异激活植物细胞的免疫反应,产生大量活性氧(ROS)。在tet8 突变体中,flg22诱导产生的ROS明显减少。研究表明,脂质成分和胞外囊泡与植物的抗病性密切相关。该研究为深入研究植物EV打开了一扇新的窗户。(Molecular Plant

    发现植物中感知青枯菌多态性鞭毛的新型免疫受体
    植物青枯病的病原体青枯菌,可以侵染包括重要的粮食作物和蔬菜作物在内的50个科250多种植物,造成巨大的产量损失和经济损失。近日,科学家首次揭示了大豆中识别青枯菌多态性鞭毛的等位变异受体。该研究发现,与病原性flg22相比,青枯菌flg22表位存在9个多态性位点,并且能够逃避拟南芥和烟草的识别。研究人员首次发现了大豆能够识别青枯菌多态性的flg22,成功鉴定青枯菌flg22受体GmFLS2/GmBAK1,并锁定了大豆受体获得识别的重要位点GmFLS2-Q368和GmFLS2-R483。在番茄中表达GmFLS2/GmBAK1可增强番茄对青枯菌的抗性。因此,该研究鉴定到了大豆中识别青枯菌多态性鞭毛的等位变异受体,并证明对该多态性鞭毛蛋白的识别能够增强植物抗病性,为提升农作物对青枯菌的抗性提供了一种新策略。(Nature communications

    揭示活性氧参与植物根系平周分裂调控的机制
    定向细胞分裂(Oriented cell division)的精确调控对植物器官发生非常重要。近日,科学家研究揭示了根细胞的平周分裂需要一个合适的氧化还原微环境,而SHR可直接调控拟南芥根中活性氧(ROS)的内稳态,从而促进平周分裂的发生。该研究利用一个诱导表达系统,诱导SHR在根的不同细胞层异位表达。结果发现,不但这些细胞层的平周分裂显著增强,其活性氧(ROS)水平,尤其是过氧化氢(H2O2)水平显著上升。进一步研究发现,在ROS 产物中,过氧化氢(H2O2)而不是超氧离子(O2‐)在SHR 介导的平周分裂中起关键作用。SHR通过激活呼吸爆发氧化酶同系物(respiratory burst oxidase homologues, RBOHs)显著提高拟南芥根系ROS水平。该研究进一步发现,水杨酸(SA)可以通过抑制CAT2的表达来促进根尖分生细胞H2O2 水平的升高,从而显著增强根内皮层细胞的平周分裂。除了RBOHs 外,SHR 还会激活SA信号通路,从而共同维持平周分裂所需的高H2O2水平。(New Phytologist

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