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    生物技术前沿一周纵览(2017年7月21日)

    2017-07-21 13:19 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

     生物技术前沿一周纵览(2017721日)

    植物光形态建成转录调控取得进展

     

    转录调控是生物体内由转录因子和其他调节蛋白协同或拮抗调控基因表达的重要生化机制。光信号是高等植物早期生长发育中光形态建成的决定性因素。研究人员通过对模式植物拟南芥开展研究,发现B-box型蛋白家族第四亚家族成员BBX23能够促进红光、远红光和蓝光条件下的光形态建成。同时,在转录水平上,PIF1PIF3蛋白能够直接结合到HY5BBX23的启动子并激活它们的表达;在翻译后水平上,BBX23蛋白在黑暗下受到COP1介导的泛素化降解。研究也表明,BBX23通过与HY5相互作用被招募到下游光响应基因的启动子上,并与HY5协同调控下游基因的表达。研究人员还发现,BBX23的转录受到光的抑制,而它的蛋白在光下积累。研究揭示了由PIF1/PIF3、HY5BBX23组成的转录级联反应调控植物光形态建成的分子机制。(plant physiol

     

     

    RDDK-Shld1系统直接精细调控单子叶作物体内蛋白水平的研究获进展

     

    RDDK-Shld1系统通过在DD结构域(FKBP12的一种突变形式,稳定性非常低)的氨基端引入一个精氨酸(R),在羧基端引入一个赖氨酸(K)作为潜在的泛素接受基团,形成一个新型融合标签RDDK,然后在RDDK标签的N端融合一个泛素。RDDK融合蛋白在细胞翻译过程中,N端的泛素被切除暴露出精氨酸。根据N端法则该融合蛋白极其不稳定而被蛋白酶体降解。当人工合成小分子化合物Shld1存在时,Shld1DD结构域结合,稳定了RDDK融合蛋白,使其在细胞中得以积累。该研究在水稻和小麦中均未检测到RDDK融合蛋白的渗漏表达,显示RDDK-Shld1系统在单子叶植物中的严谨性。Shld1处理能诱导水稻和小麦中RDDK融合蛋白的积累,并且积累水平与Shld1施加浓度相对应。重要的是,Shld1诱导的蛋白积累具有可逆性,即在去除Shld1后,融合蛋白逐渐被降解至免疫印迹无法检测?;诖?,RDDK-Shld1系统在单子叶植物中可对目标蛋白累积实现精细的时空调控。进一步研究发现,抗除草剂蛋白Bar和抗稻瘟病蛋白Pid3的积累都可以通过RDDK-Shld1系统进行调控,并且Shld1诱导积累的RDDK-BarRDDK-Pid3蛋白能够分别使相应的转基因植物具有除草剂抗性和稻瘟病抗性,表明利用RDDK-Shld1系统可以对水稻和小麦中目标蛋白的功能进行直接调控。(Plant Biotechnology Journal

     

     
    研究人员揭示细菌双组分调控复合体感受木糖的分子机制

     

    木糖是秸秆等木质纤维原料中除葡萄糖外最主要的糖组分,是自然界中储量最丰富的五碳糖。产溶剂梭菌是一类重要的工业微生物,它可以通过发酵产生丁醇、乙醇和丙酮等大宗化学品及生物燃料。研究人员解析了拜氏梭菌中的木糖信号感应复合体XylFII-LytS周质空间结构域(XylFII-LytSN)在结合与不结合木糖状态下的三维结构。通过对这些结构的比较与分析发现,木糖分子可以特异性地结合在XylFII蛋白上,并诱导其N端和C端结构域由开启状态转变为闭合状态。这种构象改变进而诱导两个XylFII-LytSN二聚体形成异源四聚体,成为有利于信号传导的分子构架。因此推断,结合两分子木糖的XylFII-LytS异源四聚体是其活性形式,木糖信号经由这一四聚体中的两分子组氨酸激酶LytS传导到膜内,通过激活应答调控蛋白启动木糖ABC转运蛋白XylFGH的表达来改善木糖的利用。进一步利用生理生化及遗传学方法,通过定点突变目的蛋白的关键氨基酸残基,并结合梭菌体内实验和表型分析,证实了上述推断。(PNAS

     

     

    拟南芥生物量杂种优势的遗传机制被揭示

     

    杂种优势指杂交子代在生长势、产量和抗性等多方面优于其亲本。研究人员采用来自全球各地不同拟南芥生态型配制了大量杂交组合,并利用其中200个杂交组合进行苗期生长和生物量杂种优势的研究。结果显示,拟南芥生物量杂种优势极普遍存在,生物量杂种优势源于多个SNP位点的聚合,这些位点对应的候选基因参与细胞代谢、发育和刺激响应等多个生物学过程。其中重要候选基因包括WUSCHEL、ARGOS以及多个涉及细胞周期调控的基因,它们是调控拟南芥生长发育的关键因子,其有利等位基因在杂交子代中的积累可能对生物量杂种优势起重要贡献。 (PNAS)

     

     

    锥形细胞发育的分子机制研究获进展

     

    自然界中约80%被子植物的花器官中含有独特锥形的花瓣表皮细胞。锥形细胞能为传粉昆虫提供支撑点、维持花瓣的湿度和表面温度和影响花瓣颜色等。研究建立了拟南芥花瓣锥形细胞的活细胞成像技术体系,用于定量统计锥形细胞形态和统计微管骨架的排列方式。通过遗传突变体筛选和药剂处理,证明了微管而非微丝在花瓣锥形细胞发育过程中起决定作用?;钕赴上窦际踅沂玖宋⒐芄羌艿氖笨张帕械骺鼗ò曜缎蜗赴翁ǔ?。研究锥形细胞发育的分子机制,不仅对植物细胞生物学领域的研究产生影响,其潜在的应用价值在于将来希望通过改良虫媒农林作物的花瓣锥形表面结构,增加吸引传粉昆虫(如蜜蜂)访问和传粉,实现提升品质和增加产量的目的。(PLoS Genetics

     

     

    降雨季节变化对树木生理的影响

     

    全球环流模型和经验观测数据均表明未来降雨格局变得更加不均匀,很多地区呈现“干季更干、湿季更湿”,势必影响或改变森林生态系统的结构和功能。研究人员利对次生常绿阔叶林两个共存树种火力楠(Michelia macclurei)和木荷(Castanopsis fissa)的树木液流变化、水分利用效率、叶片和木材养分含量以及形态参数进行了2年的观测研究,以解析响应降雨季节格局改变的生理生态学机制。研究结果显示,两树种的整树液流和内在水分利用效率(WUEi)对降雨处理表现一定的生理稳态性,树木蒸腾对水汽压亏缺(VPD)和光合有效辐射(PAR)的响应无论在干旱、春旱还是加水期均无明显的处理差异。 (Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics)

     


    PHBHV
    具有多样化的降解速度和良好的生物相容性

     

    地中海富盐菌可利用多种廉价碳源高效合成3HV单体比例恒定(~10 mol%)PHBHV,并可采用水提法方便地提取,因此具有重要的工业开发潜力。针对该菌合成PHBHV种类较单一的问题,研究人员以该菌为细胞工厂,通过发酵工程技术合成了具有不同单体聚合方式的系列R-PHBHVO-PHBHV。聚合物的3HV单体含量由10 mol%提高到了60 mol%,丰富了嗜盐菌PHBHV的材料性能,如材料的断裂伸长率由5%提高到508%。O-PHBHV同时含有无规共聚物片段和嵌段共聚物片段,膜表面具有规则的微米级孔洞,表现出了优良的凝血性能,可以作为潜在的创伤修复材料。(Biomaterials

     

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