王海洋團隊發現庇蔭反應作用機制

2021-02-10 萊肯生物

庇蔭反應(shade avoidance syndrome)是植物在光信號的刺激下基因調控模式的改變而形成的發育進程變化,其背後的分子機理一直是發育生物學研究領域的熱點。此外,密植條件下光對植物生長發育的調控影響到作物生長以及最終產量。一直從事光生物學與作物理想株型分子設計方面研究的,中國農科院生物技術所研究員王海洋團隊最近發現,擬南芥的庇蔭反應是PIFs抑制MIR156的表達來實現的。

PIFs(PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORS)是擬南芥中的一類光敏色素受體,在庇蔭反應中起著重要的調控作用。MIR156是植物MicroRNA家族的重要成員,參與了很多植物發育過程。研究人員發現,超表達PIFs蛋白會增強植物在遮蔭下(高紅光:遠紅光比率)的庇蔭反應,而超表達MIR156會得到相反的結果。體內和體外的試驗顯示,PIFs蛋白會直接結合到MIR156基因啟動子的G-box區域,抑制MIR156基因的表達,而MIR156會抑制SPL(SQUAMOSA-PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE)家族基因來調控植物株高、葉片發育、開花期等各種與庇蔭反應相關的發育過程。

該研究理清了phy-PIFs和miR156-SPL的調控路徑,完善了庇蔭反應的分子機理,為下一步耐密植作物的培育奠定了理論基礎。

Nature Communications, 8: 348, 24 August 2017

Phytochrome-interacting factors directly suppress MIR156 expression to enhance shade-avoidance syndrome in Arabidopsis

Author

Yurong Xie, Yang Liu, Hai Wang, Xiaojing Ma, Baobao Wang, Guangxia Wu & Haiyang Wang*

*: Biotechnology Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, China

Abstract

Plants have evolved are pertoire of strategies collectively termed the shade-avoidance syndrome to avoid shade from canopy and compete for light with their neighbors. However, the signaling mechanism governing the adaptive changes of adult plant architecture to shade is not well understood. Here, we show that in Arabidopsis, compared with the wild type, several PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORS (PIFS) overexpressors all display constitutive shade-avoidance syndrome under normal high red to far-redlight ratio conditions but are less sensitive to the simulated shade, whereas the MIR156 overexpressors exhibit an opposite phenotype. The simulated shade induces rapid accumulation of PIF proteins, reduced expression of multiple MIR156 genes, and concomitant elevated expression of the SQUAMOSA-PROMOTER BINDINGPROTEIN-LIKE (SPL) family genes. Moreover, in vivo and in vitro assays indicate that PIFs bind to the promoters of several MIR156 genes directly and repress their expression. Our results establish a direct functional link between the phytochrome-PIFs and miR156-SPL regulatory modules in mediating shade-avoidance syndrome.

查看全文請戳下方「閱讀原文」!

 

相關閱讀:

植物是如何在夾縫中求生存的?

相關焦點

  • Nature Genetics | 華南農業大學王海洋團隊解析現代玉米「育種...
    為了解析現代玉米育種過程中耐密性提高的遺傳基礎和選擇規律,挖掘耐密理想株型關鍵調控基因,王海洋團隊從種質資源庫和中外育種學家手中搜集了350份中國和美國玉米育種材料。其中,美國材料分早期公共自交系和Ex-PVP自交系兩個時期,中國材料分1960s-1970s、1980s-1990s、2000s-2010s三個時期。
  • 發現植物免疫反應中促進細胞存活的分子機制
    董欣年團隊揭示植物免疫反應調控新機制:NPR1形成凝聚體,促進細胞存活責編 | 逸雲植物為了抵禦病原體入侵進化出了高效的先天免疫系統,包括病原體模式分子引發的免疫反應(PAMP-triggeredNPR1最近被證明是水楊酸受體 (點擊查看:Nature | 鄭寧/董欣年合作團隊揭示植物激素水楊酸與受體結合的分子機理),在水楊酸信號途徑中起著重要作用【4】。雖然已有研究表明,SA和NPR1可以抑制ETI誘導的PCD【5】,但其分子機制仍然不清楚。
  • 科學家發現靶向銅離子伴侶蛋白調控劑的抗腫瘤作用機制
    近年來,體內銅調控機制研究已經成為腫瘤生物學研究的重要方向。相對正常細胞,銅離子在腫瘤細胞中明顯富集。臨床研究發現,癌症患者血漿中銅離子的濃度與腫瘤的惡化程度以及藥物治療的反應相關。然而,在臨床上使用銅離子螯合劑治療其他銅離子紊亂相關疾病時發現,銅離子螯合劑往往容易導致銅離子濃度過低,從而產生嚴重的毒副反應。此外,銅離子螯合劑還可能會非特異性地螯合其他金屬陽離子,進一步產生其他毒副作用。因此,亟需尋找一種調控體內銅離子濃度的方式,實現能夠安全、有效治療腫瘤的作用。細胞內有多種銅離子伴侶蛋白負責銅離子在胞內的運輸。
  • 《父母愛情》江亞菲與王海洋的愛情:愛情沒有對錯,更強求不得
    王海洋和別的女孩聊得熱火朝天時,江亞菲那憤憤的小表情出賣了她;王海洋下鄉離家時,房頂上流淚揮手的傷心出賣了她。所以,當王海洋十幾年以後再次出現在她面前時,她放下一切接受了他。儘管這時的王海洋離異還有一個兒子,但這些都不是問題。因為王海洋也不是當年那個吊兒郎當的小樣了。他搖身一變,在自己的努力下成了一個談吐優雅,知識淵博,理性又成熟的海歸了。
  • 浙大團隊發現腫瘤細胞特異性脂質合成代謝機制,成果登《自然》
    、梁廷波教授團隊聯合臺灣地區中國醫藥大學洪明奇團隊在國際頂級雜誌《自然》(Nature)上在線發表研究論文,揭示了腫瘤細胞脂質感應異常及脂質合成持續激活的重要機制。因此,INSIG1/2是脂質合成的重要開關,其意義在於可以避免浪費過多資源,起到自我保護、自動調控的作用。然而這套機制在腫瘤細胞中失靈了。脂質合成就像脫韁的野馬,源源不斷地為腫瘤細胞的快速增殖提供物質和能量。
  • 瑞金醫院團隊發現巨噬細胞膜受體Lgr4參與急性心梗後心損修復機制
    免疫炎症反應在心肌梗死後損傷修復中的作用是近年來的研究熱點。巨噬細胞作為一類固有免疫細胞,在心肌梗死後的炎症反應中具有重要的作用。巨噬細胞在心肌梗死後心肌組織中的浸潤、活化是一個極其複雜的過程,巨噬細胞通過炎症表型轉化調控心肌梗死後炎症反應和抗炎反應的平衡,在心肌梗死炎症反應階段和修復時期均發揮著重要的調控作用。
  • QM/MM酶催化反應機制研究
    SpnF酶中可能的[4+2]與[6+4]環合反應機制周環反應在有機合成中有廣泛應用,許多有機人名反應在自然界中都能找到相關功能的酶[2],例如,催化[4+2]類型Diels–Alder周環反應的酶相繼得到實驗報導[3, 4],理論模擬方面,以SpnF酶為例,Houk團隊在早期的氣相模擬中揭示了SpnF酶潛在的[6+4]環合分支反應可能性[5],因而對這類酶是否是單功能的
  • 白細胞介素-17在過敏反應中的作用及相關機制的研究進展
    微RNA作為基因表達的重要調節因子,在Th17細胞的發育和IL-17的信號轉導途徑中起著重要作用。CD4+T細胞表達的微RNA-155可以通過阻斷Janus激酶/信號轉導和轉錄激活劑抑制因子細胞因子信號轉導抑制蛋白1來促進Th17細胞的分化。Th17細胞廣泛分布於體內。同時,Th17細胞在過敏反應中的作用尤為重要。IL-17A是在IL-17細胞家族中發現的第1種細胞因子,故當時簡稱為IL-17 。
  • 日本團隊研究出果蠅傳遞「求愛」信息機制
    【環球網科技綜合報導 記者 王歡】據《日本經濟新聞》4月17日報導,日本名古屋大學的上川內Azusa教授(神經科學)等人的研究團隊在4月17日的美國《科學》雜誌上發表研究成果稱,對於雄性果蠅求愛時發出的振翅音節奏,弄清了雌性果蠅進行分辨時的大腦機制。
  • Nat Comm 丨揭示O-GlcNAc糖基化調控基因毒應激反應作用機制
    研究表明,O-GlcNAc糖基化在調節應激反應和細胞穩態中發揮重要作用。在其眾多底物中,轉錄因子的O-GlcNAc糖基化可能通過動態調控轉錄活性的「開關」以適應包括基因毒在內的多種的外界刺激,提高腫瘤細胞死亡閾值。
  • 發現阿爾茨海默病發病機制 TDP-43病變起重要作用
    記者5日從南通大學獲悉,該校神經再生重點實驗室劉飛教授領銜的「tau代謝與老年性痴呆」研究團隊,TDP-43蛋白的病變可能通過影響tau mRNA的代謝加工,在阿爾茨海默病發生發展中起重要作用。阿爾茨海默病是一種漸進性發展的中樞神經系統致死性退行性疾病,也是威脅老年人生命健康的四大殺手之一。
  • 研究揭示cFLIPL調節炎症反應機制
    研究揭示cFLIPL調節炎症反應機制 作者:小柯機器人 發布時間:2020/3/28 22:31:25 美國波士頓塔夫茨大學醫學院Alexander Poltorak
  • ...閻新龍/劉兵/裴雪濤/嶽文團隊合作在單細胞水平揭示腫瘤基質微...
    【學術前沿】閻新龍/劉兵/裴雪濤/嶽文團隊合作在單細胞水平揭示腫瘤基質微環境在肝內膽管細胞癌中的作用 2020-07-13 16:58 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 高福/施一等中外研究團隊揭示黃病毒廣譜保護性抗體的作用機制
    高福/施一等中外研究團隊揭示黃病毒廣譜保護性抗體的作用機制 作者:小柯機器人 發布時間:2021/1/8 14:02:35 中國科學院微生物研究所高福院士研究組、施一研究組與澳大利亞昆士蘭大學Paul R.
  • Science:揭示哺乳動物線粒體複合物I的作用機制
    一種稱為複合物I(complex I)的巨型分子質子泵至關重要:它啟動了一連串的反應,構建出質子梯度來驅動ATP產生。儘管複合物I發揮著核心作用,但是它跨膜運輸質子的機制至今仍不為人所知。如今,在一項新的研究中,奧地利科學技術研究所的Leonid Sazanov及其研究團隊破解了複合物I的工作原理之謎:它的構型變化與靜電波相結合,將質子移入線粒體基質中。
  • 高福院士團隊揭示PD-L1靶向性腫瘤治療抗體的作用機制
    >免疫檢查點」抗體阻斷療法為代表的免疫治療在治療黑色素瘤、非小細胞肺癌等實體瘤的臨床應用中獲得了重大成功,顯著延長了腫瘤患者的生存期,提高了病人的生活質量,多個抗體藥物已經獲得美國FDA批准上市或處於多項III期臨床試驗階段,然而這些抗體藥物的作用機制目前尚不完全清楚
  • 《科學》:揭示哺乳動物線粒體複合物I的作用機制
    一種稱為複合物I(complex I)的巨型分子質子泵至關重要:它啟動了一連串的反應,構建出質子梯度來驅動ATP產生。儘管複合物I發揮著核心作用,但是它跨膜運輸質子的機制至今仍不為人知。 如今,在一項新的研究中,奧地利科學技術研究所的Leonid Sazanov及其研究團隊破解了複合物I的工作原理之謎:它的構型變化與靜電波相結合,將質子移入線粒體基質中。
  • 科學家揭示DNA促進先天性免疫反應機制
    因此,在包圍著這些區室(即細胞核和線粒體)的細胞質中發現的任何DNA要麼起源自細胞核或線粒體遭受的損傷,要麼起源自入侵的細菌性病原體或DNA病毒。這種被稱作cGAS的二聚體酶作為這種錯放DNA的檢測器發揮作用,「通知」細胞的先天性免疫系統存在感染。
  • 調控費託合成中CO解離作用機制獲進展—新聞—科學網
    在調控費託合成中CO解離的作用機制方面取得進展   近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員黃延強
  • 王曉東院士團隊發現生物鹼小分子誘導細胞凋亡的分子機制
    2019年,王曉東實驗室博士後李典鎔偶然發現人體內包括雌激素(E2)在內的一類小分子在高於生理作用濃度時能夠誘導多種癌細胞凋亡(Molecular Cell | 王曉東團隊發現雌激素誘導細胞凋亡的分子學機制及其生理學意義)。