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利用以前的计算模型

文章来源:未知 更新时间:2019-09-12 01:01

  中国农业科学院作物科学研究所农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程李学勇团队

  顶端小穗退化和小穗育性降低是水稻结实率低的常见原因。然而,人们对其潜在的分子机制知之甚少。本研究中,来自中国农业科学院作物科学研究所农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程的李学勇团队报道了一个新的水稻突变体dps1,该突变体顶端小穗退化并且中部小穗的育性下降。dps1植株具有小的白色花药、无花粉粒、花药表皮角质层形态改变、腊质和角质含量明显减少等特征。dps1植株的穗部表现出活性氧(ROS)积累、抗氧化活性降低、程序性细胞死亡增加。

  图位克隆结果发现DPS1编码一种线粒体定位蛋白,该蛋白含有胱硫醚β-合酶(CBS)结构域,在花序和花药中表达最高。研究发现,DPS1与线互作,并参与活性氧的清除。对dps1突变体的全基因组表达分析显示,与脂肪酸代谢和活性氧稳态相关的生物学过程均受到显著影响,并且参与蜡质和角质合成的关键基因表达下调。

  以上结果表明,DPS1在调控水稻体内ROS的稳态、花药角质层的形成和穗的发育中起着重要的作用。

  荷兰阿姆斯特丹大学Christa Testerink团队研究揭示生长素的极性运输对植物根系嗜盐性响应的调控机制

  生长素转运体的内吞和再定位是响应植物生长和发育的重要机制。研究表明,根的向地性和嗜盐性都依赖于生长素转运体的再定位。来自荷兰阿姆斯特丹大学的Christa Testerink团队在基于哺乳动物同源性磷脂酶Ds (PLDs)、植物PLD ζ型酶可能调节生长素载体的内吞作用的基础上,研究了拟南芥pldζ1‐KO突变体的根系向性响应及其在盐胁迫下对两个生长素转运体(即PIN2及 AUX1)动力学的影响。他们发现在没有PLDζ1的情况下,根系的生长、嗜盐性和重力性响应都发生了改变,并发现了PLDζ1在PIN2极性定位中的作用。此外,无论遗传背景如何,盐胁迫都会导致AUX1极性的变化。利用以前的计算模型,他们发现这些新的盐诱导AUX1的变化导致了嗜盐性生长素的不对称。他们还报告了渗透应力诱导的膜结构(OSIMS)的形成,这些大的膜结构是在氯化钠或山梨醇处理后不久在质膜上形成的,并且在pldζ1突变体中存在很长时间。总之,这些结果表明,在盐胁迫期间,PLDζ1在离子和渗透胁迫诱导的生长素载体动力学中起着至关重要的作用。

  法国洛林大学Didier Le Thiec实验室研究发现保卫细胞中相关基因的含量和表达与气孔导度的时空变化有关

  单细胞类型(如气孔)上的元素含量和基因表达,为了解它们的特殊生理提供了有价值的见解,促进了我们对叶片气体交换调控的理解。来自法国洛林大学的Didier Le Thiec实验室研究了气孔导度(gs)的差异在多大程度上可以归因于叶中保卫细胞功能的变化。他们在白天测量了在水分充足和干旱胁迫处理下的树木(两棵美洲杨树和两棵黑杨树)叶片两侧的gs,同时分离保卫细胞进行元素含量和基因表达分析。他们将两个指标均按基因型进行了排列,总体而言干旱对这两个指标的影响最小。根据基因型对数据进行归一化,他们为元素含量和基因表达得出了一个基于叶面和一天中的时空变化的生理结构。他们发现,保卫细胞镁、磷、氯含量在上午以背轴侧最多,gs值最高。相比之下,编码H+‐ATPase和水通道蛋白的基因通常在下午更为丰富,而编码Ca2+‐液泡抗体、K+通道和ABA相关基因的基因通常在正面更为丰富。该研究揭示了每个叶面的独特生理结构,以及它们在一天中的相似节律。

  德国奥斯纳布鲁克大学Andrea Busch及 Marek Deckena 团队发现MpTCP1在地钱植物细胞的增殖和氧化还原过程中的重要作用

  TCP转录因子是被子植物细胞增殖过程的关键调控因子。目前还不清楚它们的调控生长能力是否在陆地植物中保持不变,来自德国奥斯纳布鲁克大学的Andrea Busch/ Marek Deckena团队在地钱植物中对其进行了研究,地钱植物是最早分化的陆地植物系之一。

  他们构建了MpTCP1敲除突变体,MpTCP1是多型性地钱属中唯一的TCP‐P分支基因,他们对其功能进行了表征,包括细胞增殖和形态学分析,以及mRNA表达、转录组、生化和DNA结合研究。

  Mptcp1ge株系在雌性生殖结构中表现出营养叶状体的生长和额外组织的形成减少。此外,突变体植株中表现出H2O2 水平增加及由次生代谢物(如氨基色素)的形成引起的菌体色素沉积增强。MpTCP1蛋白与DNA氧化还原依赖性相互作用来调控一个综合氧化还原网络的表达,包括参与H2O2 代谢的酶。

  MpTCP1可独立调节地钱的生长环境。MpTCP1蛋白DNA结合能力的氧化还原敏感性为响应氧化还原条件的变化提供了有效机制。以上结果表明,MpTCP1活性可能促进了陆地植物形态的多样化,并适应那些苔类植物在早期定植过程中经历过的非生物和生物的胁迫挑战。

  美国加州大学伯克利分校Dawn Chiniquy研究团队研究发现一种乙酰化蛋白对植物果胶生物合成与真菌病原防御的重要作用

  白粉病是世界上最多见的专性生物营养性真菌病原体之一,它通过穿透植物细胞壁,同时避免激活植物的先天免疫系统感染宿主。拟南芥突变体“白粉病抗性5 ”(pmr5)携带一个突变的果胶乙酰转移酶基因,该突变体对白粉病的抗性增强。本研究中,来自美国加州大学伯克利分校的Dawn Chiniquy研究团队展示了异源表达的PMR5蛋白可将乙酰基团从[14C]‐乙酰辅酶A转移到低半乳糖醛酸内酯。他们通过定点突变发现,在PMR5同源序列中,在高度保守的酯酶结构域内的三个氨基酸对于PMR5的功能是必需的。通过对pmr5种子的抑制筛选确定了两个可提高白粉病易感性的、先前所验证可影响植物细胞壁多糖乙酰化的基因,RWA2和TBR。rwa2和tbr突变体还能抑制pmr6突变体中的白粉病抗性,pmr6是一种果胶裂解酶基因缺陷突变体。对pmr5、pmr6及其rwa2和tbr突变体的细胞壁分析表明,纤维素和果胶成分发生了微小的变化。与它们增加的白粉病抗性形成直接对比的是,pmr5和pmr6植物对多种类型的灰霉病菌都具有高度的敏感性,并且在感染灰霉病杆菌后,植保素camalexin的产量有所下降。这些结果表明细胞壁组成与真菌的抗病性密切相关,并为易感作物提高白粉病抗性提供了一条潜在的途径。

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