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    生物技术前沿一周纵览(2019年12月22日)

    2019-12-22 22:41 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

    CRY2调控拟南芥光形态建成的新机制
    光是调节植物整个生长发育过程的重要信号。近日,科学家研究揭示了CRY2抑制COP1活性调控拟南芥光形态建成的机制??蒲Ъ彝ü湍杆咏缓虰IFC实验发现,CRY2的VP结构域在CRY2与COP1相互作用中起着重要作用。研究发现,CRY2在蓝光作用下可以消除COP1-PAP2之间的相互作用。此外,CRY2中VP结构域在CRY2介导的脱黄化、花青素积累和蓝光下响应光信号基因HY5 (ELONGATED HYPOCOTYL5) 的稳定方面也起着重要作用。进一步研究发现COP1-WD40和SPA1-WD40结构域中VP结合区存在相似的结构,CRY1中的VP结构域也是与COP1结合的关键,CRY1和CRY2可能拥有这种相同的使COP1失活机制。综上所述,CRY2的VP结构域在调控光形态建成方面起着关键作用,是其与COP1互作并抑制其活性的主要元件,故CRY2的C端结构域进化出的VP结构域是调控光形态建成因子COP1活性的关键。(PNAS

    eIF4E 结合蛋白揭示非典型翻译起始复合物的作用机制

    DNA是生物遗传物质的基础,DNA 会被转录成RNA ,而大多的RNA 需要被翻译成蛋白质才能进一步的发挥作用。近期,科学家研究揭示了CERES 是一个非典型的翻译起始因子,在植物的翻译调节中发挥着重要作用,也就是说CERES 整合了植物的营养刺激,当植物体内能量和碳供应量较高时,CERES 会促进一般的翻译过程,并参与调节不同mRNA 子集的翻译??蒲Ъ以擞媒湍杆拥姆椒ń猩秆?,寻找能够与eIF4E 互作的蛋白。分析表明,该蛋白属于一类植物特有的LRR (leucine-rich repeat) 家族蛋白,并且具有高度保守的eIF4E 结合位点(4E-BS)。另外,它与eIF4E 有着相同的亚细胞定位,并且能够通过4E-BS 与eIF4E 和eIF(iso)4E 互作。进一步的分析表明,在eIF4E-CERES 复合物或是eIF(iso)4E-CERES 复合物中不存在eIF4G 或是eIF(iso)4G,但是CERES 却能够行使着与eIF4G 相同的功能。在缺少eIF4G 的情况下,CERES 能够招募eIF4A,eIF3和PABP,进而起始翻译。研究还表明,CERES 主要是在昼夜循环的特定阶段来正调控翻译的起始, CERES 能够促进一般的翻译过程,并能够精细的调节参与光响应(light response) 和糖管理(saccharide management) 的一组特定mRNA 的翻译。(Nature Plants

    揭示苹果属叶片缺磷胁迫下花色苷积累的分子机制
    磷是植物生长、发育所必需的大量营养元素,苹果属植物缺磷的一个典型特征是叶片变红,然而其具体分子调控机制还不是很清楚。近日,科学家杂研究揭示了miR399d、HDA6和MET1共同调控的苹果属叶片缺磷胁迫下花色苷积累的分子机制。该研究以苹果属观赏海棠为研究对象,对植物叶片在缺磷胁迫下变红的机制进行研究。通过在缺磷和磷充足条件下,瞬时遗传转化组培苗,发现miR399d和PHT1;4在磷的动态平衡调控中发挥必不可少的作用,同时正调控花色素苷的生物合成。参与表观遗传学修饰的HDA6和MET1基因能够响应植株的缺磷胁迫信号。沉默HDA6基因或者用TSA处理均降低了MET1的表达量和MYB10的甲基化水平,从而增加了MYB10的表达水平和花色素苷积累的增加。并且HDA6与MET1在蛋白水平通过BAH2和DNMT1-RFD结构域互作。同时,研究发现MAPK级联反应也参与了缺磷胁迫响应,可能发挥着重要的信号转导功能。综上所述,研究人员提出了miR399d和表观遗传学修饰的共同调控导致缺磷胁迫下苹果属叶片变红的自然现象。(Plant Cell and Environment

    中国农科院生物所揭示盐胁迫抑制水稻生长的分子机制
    赤霉素是调节植物生长发育的重要激素,但其在逆境胁迫中的作用机制研究比较少见。近日,科学家在水稻耐盐性调控机理研究中取得的最新进展,该研究首次揭示了泛素受体蛋白通过调节赤霉素代谢平衡植物生长和盐胁迫应答的分子机制。该研究发现,水稻OsDSK2a (DOMINANT SUPPRESSOR of KAR2)可作为泛素受体在蛋白质降解和信号转导中起作用,同时OsDSK2a调节植物生长发育和赤霉素代谢。进一步研究证明,OsDSK2a与赤霉素代谢负调控因子EUI (ELONGATED UPPERMOST INTERNODE)相互作用,OsDSK2a像“摆渡车”一样将EUI带到蛋白酶体进而将其降解。更为重要的是,盐胁迫可以使OsDSK2a水平降低,导致EUI蛋白积累增加,从而降低活性赤霉素含量,实现盐胁迫对植物生长的抑制作用。该研究为作物耐盐性育种提供新思路,具有重要的指导意义。(Plant Cell

    揭示栽培水稻不断向北扩展栽培的机制
    热带亚热带起源的水稻随着人们对粮食需求的增长,被不断向北的温带扩展其种植区域,杂草稻也伴随水稻扩散蔓延,期间面临低温胁迫及适应??蒲Ъ冶冉涎芯咳?00个种群的杂草稻及伴生的水稻的植株耐冷性发现,耐冷性从南向北逐渐增强,且存在明显的共分化现象,其受OsICE1基因的启动子区相同的甲基化模式调控的。对杂草稻及水稻耐冷性研究发现,种群耐冷性与采样点的纬度显著正相关,与极端最低温、年均温和移栽期月均温显著负相关。对典型耐冷杂草稻及伴生水稻种群CBF通路基因表达模式研究发现,除耐冷负调控基因OsCBF2外,其他基因的表达量均与种群耐冷性显著正相关。同一地区杂草稻和水稻种群耐冷性、CBF通路基因表达量及OsICE1基因启动子区甲基化相似。因此,杂草稻和水稻的耐冷性表型多态性及其适应性是受OsICE1基因的启动子区甲基化表观遗传调控的,其共分化是由OsICE1基因的启动子区相同的甲基化模式调控以及可能存在的频繁基因流的结果。(Molecular Ecology

    揭示不依赖DNA相互作用的转录激活机制
    转录调控是细菌应对环境胁迫、病原菌缓解抗生素压力的重要手段。近日,科学家发现一种特殊的不依赖DNA相互作用而激活转录的分子机制。该研究解析了E. coli Crl转录激活复合物的3.8Å的冷冻电镜结构。该复合物包括了E. coli的RNA聚合酶、转录起始因子σS、Crl、以及启动子DNA。在该结构中,Crl与σS的domain 2相互作用,同时还与RNA聚合酶的最大亚基 β’相互作用。随后,该研究利用氢氘交换质谱(HDX-MS)的方法,发现在溶液状态下,Crl结合到σS之后,能够稳定σS的多个结构单元,而这些结构单元直接参与了σS与RNA聚合酶以及σS与DNA的相互作用?;谝陨鲜?,科学家提出了Crl特异性结合转录起始因子σS,稳定σS的活性构象,从而促进σS与RNA聚合酶的组装以及σS与启动子DNA的结合,进而激活σS-RNAP介导的转录。以上研究呈现了一种新的转录因子与RNA聚合酶的结合方式,揭示了一种新的细菌转录激活分子机制。(eLife

    揭示茉莉酸信号激活强度调控新机制
    作为一种重要的植物激素,茉莉酸(JA)信号调控了植物生长和防御过程之间的资源分配,在植物应对病虫侵害或其他逆境胁迫过程中发挥关键作用。近日,科学家研究揭示了转录中介体亚基MED25通过调控JAZ基因可变剪切,实现对茉莉酸信号激活强度的精准调控。研究发现,MED25还可通过对ΔPYJAZ表达水平的精细调节,从而实现了对茉莉酸信号激活强度的精准调控。MED25一方面与MYC2组成功能复合体正向调控了ΔPYJAZ的表达,从而避免茉莉酸信号的过度激活;另一方面,为防止过量产生的ΔPYJAZ抑制茉莉酸信号的有效激活,MED25招募剪切因子PRE-mRNA-PROCESSING PROTEIN 39a (PRP39a) 和PRP40a并与之形成一个功能??榇俳薐AZ基因的完全剪切,降低剪切变体ΔPYJAZ的表达水平,从而有效地激活了茉莉酸信号通路。综上所述,该研究发现了MED25以一种高度协调的方式、通过转录及转录后等多种水平精确调控了ΔPYJAZ的表达量,从而精准控制茉莉酸信号的激活强度。同时,该研究也拓宽了人们对植物转录中介体作用机制的认识。 (The Plant Cell

    科学家发布睡莲基因组,揭示早期开花植物的进化特征
    开花植物又叫被子植物,睡莲作为早期被子植物类群,其基因组和生物学特点是理解被子植物快速辐射的关键一环。近日,科学家研究获得了蓝星睡莲的高质量基因组,由于睡莲独特的进化位置,其基因组与转录组结果展示了早期被子植物的进化特点和特征;同时解析了睡莲的花器官发育和花香花色调控基因,对园艺植物分子育种等应用具有重要参考价值。研究人员获得了蓝星睡莲的高质量基因组,通过系统发育组分析显示睡莲和无油樟属于早期被子植物类群,支持无油樟是最早的被子植物类群。研究人员鉴定了一个在花瓣中高表达的脂肪酸合成酶同源基因,在酵母中检测到其具有催化的活性?;ㄏ愠煞旨捌浜铣苫蚪治鱿允舅牒诵谋蛔又参锸瞧叫薪龌ㄏ?。由于睡莲独特的进化位置,其基因组展示了早期开花植物的进化特征。通过睡莲基因组发现基因组加倍和花香的起源对被子植物的快速辐射具有重要性,揭示早期开花植物的花器官发育可能不是严格受ABC基因调控。在园艺育种上,蓝色花瓣的合成关键基因的发现可以作为培育蓝色花瓣花卉的候选基因。(Nature

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