...| 褪黑素與水稻耐鹽性、青枯病菌T4P組裝蛋白功能、種子休眠調控

2020-11-27 騰訊網

No.1 植物非生物脅迫

河南農業大學趙全志/張靜團隊與澳大利亞塔斯馬尼亞大學Sergey Shabala團隊研究發現褪黑素通過使K+保留在根中來提高水稻的耐鹽性

本研究中，來自河南農業大學的趙全志/張靜團隊和澳大利亞塔斯馬尼亞大學的Sergey Shabala團隊旨在揭示褪黑素介導的植物鹽脅迫改善的機理基礎。電生理學實驗表明，褪黑素以劑量和時間依賴性方式減少了鹽誘導的鉀離子外流(植物耐鹽性的關鍵決定因素)，並降低了質膜鉀離子滲透通道對羥自由基的敏感性。NADPH氧化酶阻滯劑DPI消除了褪黑素的這些有益作用。轉錄組分析顯示，褪黑素分別在根尖和成熟區誘導了585個(448個上調和137個下調)和59個(54個上調和5個下調)差異表達基因(DEGs)。根尖最明顯的變化是褪黑素誘導了鹽脅迫下幾個編碼呼吸爆發NADPH氧化酶(OsRBOHA和OsRBOHF)、鈣調磷酸酶B類/鈣調磷酸酶B類相互作用蛋白激酶(OsCBL/OsCIPK)和鈣依賴性蛋白激酶(OsCDPK)的DEGs的表達增加。褪黑素也促進了鉀轉運基因(OsAKT1、OsHAK1和OsHAK5)的表達。綜上所述，這些結果表明褪黑激素可以通過使K+保留在根中而提高了水稻的耐鹽性，而使K+保留在根中的過程是通過褪黑素清除羥基自由基和同時激活依賴於脅迫響應基因並增加OsRBOHF依賴性ROS信號使得根尖中K+吸收轉運蛋白的表達增加而實現的。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13759

No.2 作物性狀的遺傳調控

浙江大學蔣立希團隊與德國基爾大學Christian Jung團隊合作鑑定出兩個能提高油料作物種子出油率的基因

植物油是重要的農產品，種子含油量（SOC）是油料作物的主要產量指標。人們已通過對油生物合成基因的篩選和修飾成功提高了SOC。在油菜籽中，SOC會在種子成熟過程中下降，最後達到最終積累的種子油量。然而，目前對種子成熟過程中與油脂降解相關的基因還沒有深入的研究。來自德國基爾大學的Christian Jung團隊和來自浙江大學的蔣立希團隊合作利用世界範圍內的油菜籽種質資源進行了一項候選基因關聯研究。他們鑑定了SEED FATTY ACID REDUCER(SFAR)基因，該基因對SOC和脂肪酸(FA)組成有顯著影響。SFAR基因屬於GDSL脂肪酶，而GDSL脂肪酶在植物中具有廣泛的功能。通過RNA‐seq和定量PCR對基因表達進行定量分析後，他們採用靶向(CRISPR‐Cas介導)和隨機(化學)誘變技術來改變冬油菜種子油的轉化率。他們首次證明，在敲除BnSFAR4和BnSFAR5基因家族成員後，作物的SOC顯著增加，但對種子萌發、活力和油分沒有多效性影響。此研究結果在定向誘變提高出油率方面提供了新的思路。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13381

No.3 植物病理學

日本高知大學Kouhei Ohnishi團隊和西南大學張勇團隊合作鑑定青枯雷爾氏菌中一種新型的T4P組裝蛋白(TapV)的功能

IV型菌毛(T4P)是各種動植物致病菌的毒力因子，在蠕動、遊動、生物被膜形成、粘附宿主細胞等方面起重要作用。本研究中，來自日本高知大學的Kouhei Ohnishi團隊和西南大學的張勇團隊合作從遺傳學上鑑定了一個T4P組裝蛋白TapV及其同源蛋白Rsp0189的功能，該蛋白在青枯菌中與TapV有58%的胺基酸同一性。缺失tapV而非rsp0189後，導致抽動、遊動能力及與番茄根的粘附能力顯著受損，這與pilA突變體的表型一致。然而，與pilA突變體不同的是，tapV突變體比野生型菌株產生了更多的生物膜。基因表達研究表明，TapV，而不是Rsp0189，在體外和植物體內對III型分泌系統(T3SS，青枯菌的致病性決定因素)的表達都很重要，但它與T4P無關。他們進一步發現，TapV通過PhcA-TapV-prhG-hrpb通路影響T3SS的表達，這與之前的報導一致，即PhcA正向調控pilA和prhG的表達。此外，tapV的缺失(而非rsp0189)顯著降低了遷移到寄主植物木質部導管並在其內定植的能力，但菸草葉片中青枯菌的細胞間增殖沒有發生改變，這與pilA突變體相似。tapV突變體在寄主植物中表現出明顯的毒力受損。這是第一個關於T4P成分對T3SS影響的報告，為理解T4P的各種生物學功能以及在青枯病原菌中T3SS的複雜調控途徑提供了新的見解。

相關焦點

  • GERMIN-LIKE 2-1調控水稻種子休眠
    種子休眠是植物的一個重要生理過程，能夠防止種子在不適宜的環境條件下發芽。在這項研究中，作者首先鑑定出一個在水稻種子盾片（seed scutellum，連接胚和胚乳的部分）中特異高表達的基因GERMIN-LIKE 2-1（OsGLP2-1）。為了明確該基因在種子發育和休眠中的功能，作者首先在水稻中對GLP2-1進行了過表達與RNAi。
  • 植物所在生物鐘調控水稻耐鹽性機制解析研究中獲進展
    水稻是主要糧食作物，對鹽脅迫敏感，鹽漬環境會導致水稻產量顯著下降。生物鐘是內在的時間維持機制，在調節植物非生物脅迫響應過程中發揮關鍵作用，然而，目前關於水稻生物鐘核心組分是否參與耐鹽性調節及其相關機制尚不清楚。
  • 研究發現擬南芥調控種子休眠和萌發的新成員
    研究種子休眠和萌發的調控機理對於植物生存和農業生產具有重要的理論意義。種子休眠屬於數量性狀，受環境因素和遺傳因子的共同調控。擬南芥DOG1（DELAY OF GERMINATION 1）基因是控制種子休眠數量性狀位點（QTL）的主效基因，DOG1功能缺失突變體的種子休眠徹底喪失，並且DOG1相關蛋白在其它植物中具有功能保守性，DOG1是促進植物種子休眠的特異性關鍵因子。鑑定與DOG1功能相關的新成員並解析其作用機理將會進一步完善種子休眠萌發的分子調控網絡。
  • 植物所揭示種子休眠與萌發的表觀遺傳調控機制
    種子休眠與萌發是植物由生殖生長過渡到營養生長的重要發育轉變進程，涉及大量基因的激活或者沉默。組蛋白修飾介導的表觀遺傳基因轉錄調控可能在其中發揮關鍵作用，但其分子機制尚不完全清楚。SNL1/SNL2功能缺失影響脫落酸和乙烯相關基因的表達，增強了乙烯對脫落酸的拮抗作用，降低了種子休眠。
  • 植物所發現擬南芥調控種子休眠和萌發的新成員
    研究種子休眠和萌發的調控機理對於植物生存和農業生產具有重要的理論意義。種子休眠屬於數量性狀，受環境因素和遺傳因子的共同調控。DOG1功能缺失突變體的種子休眠徹底喪失，並且DOG1相關蛋白在其它植物中具有功能保守性，DOG1是促進植物種子休眠的特異性關鍵因子。
  • 【中國科學報】科學家揭示乙烯調控種子休眠新機制
    以往研究表明，種子休眠受多種植物激素調節，除廣泛報導的脫落酸和赤黴素外，乙烯也在種子休眠調控中發揮著重要作用，但對其分子機制知之較少。在該研究中，科研人員利用圖位克隆技術證實，擬南芥的一個種子休眠突變體rdo3是由乙烯受體ETR1突變功能缺失引起的。
  • Plant Cell | 種子休眠調控新機制
    ，並受到種子休眠的調控【1】。之前的研究表明， DELATION OF GERMINATION1（DOG1）基因是種子休眠的關鍵調節因子【2】。 DOG1的表達受到發育進程和環境條件的調節，但目前尚不清楚哪種轉錄因子（TFs）與DOG1啟動子結合併且在胚胎成熟過程中驅動其表達。
  • 利用基因編輯技術打破水稻種子休眠
    在生產中，部分水稻種子在剛收穫時存在一定的休眠現象，需要運用特定的手段打破休眠。
  • 中科院植物所揭示種子休眠與萌發的表觀遺傳調控機制
    SNL1和SNL2參與調控種子休眠和萌發的分子機制 種子休眠與萌發是植物由生殖生長過渡到營養生長的重要發育轉變進程，涉及大量基因的激活或者沉默。組蛋白修飾介導的表觀遺傳基因轉錄調控可能在其中發揮關鍵作用，但其分子機制尚不完全清楚。 中國科學院植物研究所劉永秀研究組利用遺傳和生理生化等手段，揭示了擬南芥SNL1和SNL2調控種子休眠和萌發的分子機制。2013年，研究人員發現SNL1能夠結合組蛋白去乙醯化酶HDA19，調控組蛋白H3K9K18的乙醯化水平，影響基因轉錄。
  • 中科院植物所發現乙烯調控種子休眠形成新機制
    日前，中國科學院植物研究所研究員劉永秀帶領的團隊同德國馬普植物育種所、弗萊堡大學的科研人員合作，揭示了乙烯調控種子休眠形成的新機制，對開展優化育種
  • 中科院植物所發現乙烯調控種子休眠形成新機制—新聞—科學網
    日前，中國科學院植物研究所研究員劉永秀帶領的團隊同德國馬普植物育種所、弗萊堡大學的科研人員合作，揭示了乙烯調控種子休眠形成的新機制，對開展優化育種
  • Plant Physiol | 中山大學李陳龍團隊揭示種子休眠調控新機制
    然而，很多物種的成熟種子即使在合適的萌發條件下也不能及時萌發，這種現象稱為種子休眠。種子休眠是植物在長期的系統發育過程中獲得的一種抵抗不良環境的適應性狀。休眠的種子對於逆境的耐受性更強，同時也更容易進行長距離擴散與遷移，從而促進物種的繁衍。因此，種子休眠是調節種子萌發最佳時間和空間分布的有效方法。
  • 植物所發現乙烯調控種子休眠形成新機制
    防止穗發芽發生的有效途徑是使種子成熟後保持適度的休眠，但休眠過深也會導致田間出苗率低，引起不必要的經濟損失。種子休眠受多種植物激素調節，除廣泛報導的脫落酸和赤黴素外，乙烯也在種子休眠調控中發揮著重要作用，但對其分子機制知之較少。因此，對種子休眠的相關分子調控機制進行研究具有重要的理論和現實意義。
  • 華中農業大學陳惠蘭課題組通過蛋白組篩選出多個響應青枯菌效應蛋白的馬鈴薯基因!
    由青枯菌（Ralstonia solanacearum）引起的青枯病（Bacterial wilt）是馬鈴薯生產中危害最大的細菌性病害，然而由於馬鈴薯抗病種質資源的缺乏和病原菌-茄科雷爾氏菌，也就是青枯菌的複雜性，人們對馬鈴薯-青枯菌互作機制的了解尚淺，導致馬鈴薯抗青枯病育種工作進展極其緩慢。
  • 植物所科研人員揭示光調控種子休眠和萌發的新機制
    然而，休眠水平過低的作物種子容易出現「胎萌」或穗發芽的現象，導致農業生產中種子產量和質量下降。因此，研究種子休眠和萌發的調控機制對農業生產具有重要指導意義。 　　光照是影響種子休眠和萌發的重要環境因素。光敏色素B（phyB）光受體接收光信號並調控內源赤黴素（GA）和脫落酸（ABA）的生物合成和信號轉導，進而調控種子萌發。
  • 種子萌發調控機制研究取得新進展
    近日，華中農業大學園藝植物生物學教育部重點實驗室番茄團隊在Journal of Experimental Botany上發表題為「MAPK11 regulates seed germination and ABA signaling in tomato by phosphorylating SnRKs」的研究論文，該研究鑑定了番茄種子萌發基因
  • 海南生產的水稻新種如何打破種子休眠,提高發芽率?附實操方法
    今年海南新生產的雜交水稻種子入庫加工後，立即投放市場銷售進入大田作中稻或晚稻種植使用。由於剛收曬入庫的水稻種子存在後熟作用過程，尤其海南產水稻新種後熟休眠期明顯，直接影響種子破胸發芽（種子萌動破胸慢且不整齊、發芽率低）。
  • 山東大學譚保才團隊揭示線粒體PPR78蛋白在玉米mRNA穩定性及種子...
    （PPR）蛋白PPR78在玉米nad5成熟mRNA的穩定性及種子發育中的作用。 三角狀五肽重複（PPR）蛋白是參與植物細胞器RNA代謝的RNA結合蛋白大家族。雖然越來越多的PPR蛋白已被功能研究，但它們在線粒體RNA穩定性中的作用卻知之甚少。
  • 湖北大學楊平仿團隊泛素化修飾組學揭示水稻種子萌芽過程的動態...
    本篇研究不僅揭示了水稻種子萌芽過程中泛素化以及蛋白組的調控，更擴展了我們對種子萌發過程中這一關鍵翻譯後修飾的理解。景傑生物作為共同署名單位之一，參與了其中的蛋白質組和泛素化修飾組學檢測和分析工作。水稻種子萌芽過程中泛素化修飾組的檢測 3 蛋白泛素化修飾調控的驗證 通過組學實驗找到調控水稻種子萌芽的關鍵通路或位點以後，接下來就是通過實驗進行驗證。
  • 組蛋白分子伴侶OsChz1調控染色質結構的分子機制
    真核生物DNA複製、轉錄與修復一直伴隨著核小體的組裝/去組裝過程，該過程需要依賴組蛋白分子伴侶的幫助。已有的研究發現，酵母Chz1是組蛋白變體 H2A.Z特異的組蛋白分子伴侶，系統進化樹分析顯示在酵母、真菌、植物及動物中都存在Chz1同源蛋白，但目前對Chz1蛋白的功能研究僅在酵母中被報導。