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    生物技术前沿一周纵览(2020年8月16日)

    2020-08-17 21:58 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

    发现组蛋白去乙?;窰DA6调控mRNA多聚腺苷化
    多聚腺苷化 (poly(A)) 控制mRNA转录成熟,并广泛调控植物发育和抗性等重要生物过程。近日,研究人员利用ChIP-seq和mRNA 3’末端测序技术(PAT-seq)发现了组蛋白去乙?;揪犊刹斡氲骺豰RNA多聚腺苷化效率。研究发现,拟南芥HDA6的突变导致了全基因组poly(A)谱征发生显著变化,更多的基因偏好使用远端的poly(A)位点,研究表明HDA6对拟南芥多聚腺苷化的调控作用有赖于组蛋白去乙?;墓?。进一步研究表明,HDA6主要调控突变体中表达上调的poly(A)位点附近的组蛋白H3K9和K14乙?;?;通过RT-qPCR验证了这些poly(A)位点表达的上调主要来源于多聚腺苷化效率的改变而非转录起始活性的改变。另外,不同的poly(A)信号附近的乙?;酱嬖谙灾钜?,典型的AAUAAA信号周围的乙?;阶畹?。综上,该研究工作通过表观组学、3’末端转录组学等技术手段发现了组蛋白去乙?;傻骺啬饽辖鎚RNA 3’末端加工成熟的通路,并发现HDA6可能与不同poly(A)信号使用效率有关,为阐明含有不保守的poly(A)信号的pre-mRNA多聚腺苷化机制研究提供了重要的线索。(Genome Research

    在莴苣进化和代谢生物学研究取得新进展
    近日,研究人员在莴苣进化和代谢生物学研究领域取得新进展。研究团队利用189份包含野生和栽培莴苣材料的转录组和代谢组数据,系统地研究了初生代谢网络及其在不同莴苣类型间的变异,并挖掘到与莴苣初生代谢通路驯化及类型分化相关的多个关键基因。进一步研究发现代谢物galactinol(肌醇半乳糖苷),malate(苹果酸),quinate(奎宁酸)和threonate(苏糖酸)可能在莴苣的驯化或者类型分化的过程中有着重要的意义。全基因组关联分析鉴定了154个mQTL位点,并且挖掘出与绿原酸(Chlorogenic acid)、奎宁酸和肌醇半乳糖苷等含量变异关联的功能基因和等位变异,并发现多个位点位于选择性清除区域(selective sweep)。利用另一莴苣群体对位于选择清除区域的候选基因进行了验证并推测HQT等基因在启动子区域的变异可能导致其启动子活性发生变化,进而影响了其表达水平以及奎宁酸和绿原酸在野生及栽培莴苣中的含量变化。鉴于绿原酸在食品和保健方面的重要的作用,该研究对莴苣的营养成分改良和品质提升提供了信息和线索。(The Plant Journal

    揭示植物激素水杨酸与受体结合的分子机理

    植物激素是调节植物生长发育及应对外界胁迫的重要活性有机物,水杨酸 (SA) 在植物抗病及获得性免疫过程中起有关键的作用。近日,科学家首次阐述了水杨酸与其受体NPR蛋白结合的结构基础。研究人员巧妙地利用了胰蛋白酶酶解和氢氘交换质谱(HDX-MS) 的方法找到了拟南芥NPR4中直接结合SA的结构域 (SBC),并通过变复性的方法,成功获得了分辨率为2.3Å的NPR4-SBC与SA复合物晶体结构。进一步研究发现,NPR1的SBC结构域也能够以类似方式结合SA,确认了NPR1也是SA的受体,纯化出的NPR1蛋白中,只有很少比例的蛋白具有结合SA的活性。此外,该研究还发现在NPR蛋白中,除了通过SBC结构域与SA直接结合外,其SA结合活性会受到其它结构域的调节。综上,该研究揭示了水杨酸与NPR受体结合的结构基础和分子机理;同时,解决了NPR1作为SA受体的争议,为进一步了解NPR受体蛋白在SA信号转导中的作用机制以及高抗病性植物培育提供了新的思路。(Nature

    揭示果实形状调控的新机制
    植物在适应不同的生态环境过程中进化出多样的果实形状来进行有效的种子传播。近日,研究人员揭示了蛋白质翻译后修饰在果实形状形态建成过程中的机制。通过对EMS诱变群体的筛选,发现了一个心形果实发育严重缺陷的突变体并将其命名为heartbreak (htb) 。该研究表明,HTB和CrIND在同一条通路发挥作用调控果实形状。进一步研究发现,突变形式的CrINDK124R能够非常有效地恢复htb突变体心形果实缺陷的表型而野生型的CrIND却不能恢复。进一步生化实验表明在htb背景下CrIND的蛋白丰度显著降低,而CrINDK124R丰度不受影响,有力地证明了HTB通过控制CrIND的SUMO化调节其稳定性从而控制生长素极性的建立和促进细胞的极性生长并最终调控荠菜心形果实的发育。该研究首次揭示了蛋白质层面的调控对果实形状发育的影响,很好地证明了SUMO化这种广泛的蛋白翻译后修饰如何调控一个重要的性状,同时也说明蛋白质水平的修饰和功能变异可能是创新进化性状产生的重要机制。(Current Biology

    乙烯前体ACC可能是一种新型激素信号分子
    乙烯是一种植物激素,在开花植物的生长发育过程中发挥重要作用。近日,研究人员发现了ACC独立于乙烯的信号转导,并鉴定到ACC潜在的受体。研究结果为解析ACC作为一种全新的信号分子在植物中发挥生理功能提供了依据。该研究通过对结实率减少的acs八重突变体的分析,发现胚珠孢子体组织中的ACC信号,胚珠中的ACC信号参与使花粉管转动并有效传递花粉。ACC存在时,种子数量增加了近一倍。研究人员进一步对植物中的类谷氨酸受体(GLR)进行了研究,发现ACC可以激活GLR。在根原生质体中,ACC通过GLR激活钙离子流。综上,ACC通过激活类似于参与人类和动物神经系统反应的谷氨酸受体,在授粉和种子形成过程中起关键作用。该研究结果为进一步的确定ACC作为一种新型激素奠定了基础。另外,由于ACC可独立于乙烯信号发挥作用,该研究也对之前利用ACC对植物进行处理而得到的结论,提出了新的可能。(Nature Communications

    调控种子萌发的分子信号网络

    种子休眠是一种适应性症状,当外部环境不利于植物生长时抑制种子萌发;当种子感知并整合来自环境的适宜的温度和光照等信号后,才打破休眠并启动胚胎的重新发育。近日,研究人员揭示了植物感知环境因子,通过激素调节相关基因表达,进而促进种子萌发的调控网络。该研究表明,GA介导的种子萌发会诱导EXPA基因的表达,EXPA基因家族在GA介导的种子—幼苗过渡中的下游分子靶标。该研究还表明这种分子相互作用可以将外部环境信号(光)感知、内部激素信号(NO和GA)与下游EXPA基因表达直接联系起来。进一步研究发现,GA介导的TCP14/15的种子萌发调控是通过EXPA介导的细胞壁修饰进行的,从而提供了TCP调控细胞扩增的潜在机制。总之,该研究揭示了拟南芥种子感知环境信号并通过GA激素途径调控种子萌发的分子机制;同时,该研究形成的信号分子途径揭示了植物生长的分子遗传和生物力学(细胞壁扩展)之间的关联。(Current Biology

    发现植物根进化的分子源头
    根是植物登陆后进化的器官,它的出现是植物适应陆地环境的重要一步。近日,科学家研究揭示了根起源和进化的分子路线。通过对蕨类植物Ceratopteris richardii(水蕨)的研究发现,生长素是控制不定根和侧根发生的核心激素。施加生长素可以诱导水蕨产生大量的不定根。生长素信号通路直接激活CrWOXA的表达以形成根创始细胞(root founder cell),接着CrWOXA直接激活CrWUL的表达使得根创始细胞分裂为根尖。CrWOXA和CrWUL都是WOX家族的转录因子基因。与种子植物拟南芥的研究结果比较后发现,“生长素-WOX”的同源分子通路也控制着拟南芥根创始细胞的发育。这一发现在分子层面暗示“生长素-WOX”分子通路很可能被蕨类植物和种子植物的共同祖先招募,用于根创始细胞和根器官的起源与进化。随着植物的进化发展,这一分子通路中的生长素信号转导基因和WOX基因拷贝数不断增加,被蕨类植物和种子植物不同类型的根相继使用,起始不同类型根的发育。(Molecular Biology and Evolution






     

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