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生物技术前沿一周纵览(2020年9月20日)

揭示转录调控因子SEUSS调控干细胞命运决定的新机制
固着生长的高等植物能够不断调整器官发生和发育进程,从而适应复杂多变的环境条件。研究人员长期致力于根系可塑性发育的机理研究,发现逆境茉莉酸与生长素互作,通过改变干细胞活性调控根系的可塑性发育,并且调控损伤诱导的组织修复和根系再生过程。最新的研究表明,动植物中保守的LIM-domain binding (LDB)家族转录调控因子SEUSS (SEU)调控干细胞组织中心的命运决定。该研究发现,seu突变体中WOX5表达显著下降;且该突变体与wox5突变体呈现类似的干细胞发育缺陷。深入研究发现, SEU作用于SHR/SCR通路正向调控WOX5表达和干细胞组织中心的建立。该研究表明,SEU作为支架蛋白整合核心转录因子与表观遗传因子的功能, 形成SCR-SEU-SDG4转录复合体从而精确调控WOX5的时空特异表达和干细胞组织中心的命运决定。(The EMBO Journal

揭示ABA信号调控新机制

脱落酸(ABA)作为主要的植物激素之一,参与植物的生长发育和各种生物和非生物胁迫应对过程。科学家在先前的研究中发现,ABA处理同时也影响了VPS23A的稳定性,从而启动了植物ESCRT复合体组分蛋白稳定性这个空白领域的研究。近日,研究人员进一步揭示了ESCRT复合体在ABA信号接收中的响应和调控机制。 研究发现ESCRT复合体组分VPS23A能通过26S蛋白酶体途径降解,并且其能够被K48位连接的泛素链修饰。该研究鉴定到一个与VPS23A互作的候选蛋白XBAT35,并发现XBAT35作为一个E3泛素连接酶有可能通过泛素化修饰而负调控VPS23A蛋白稳定性。研究还发现,VPS23A是XBAT35的一个降解型泛素底物蛋白。综上,该研究进一步阐明了ESCRT复合体在ABA信号接收中的响应和调控机制,并揭示了植物中两条主要的蛋白降解途径(ESCRT复合体参与的内膜运输降解途径和泛素蛋白酶体降解途径)通过影响ABA受体蛋白水平而精细调节ABA信号的激活和去激活的分子机理。(Molecular Plan

揭示大豆受体激酶GmLMM1调节抗病免疫激活的分子机制
大豆是重要的油料作物和植物蛋白来源,近年来我国对大豆需求量稳步增加。近日,人就人员以大豆类病斑突变体 (lesion-mimic mutants) 为材料,揭示了GmLMM1作为分子开关控制大豆免疫反应激活的分子机制。研究者对大豆自身免疫相关的类病斑突变体库进行了正向遗传筛选,鉴定到了GmLMM1基因的两个等位突变体(Gmlmm1-1和Gmlmm1-2),都表现出明显的细胞死亡和活性氧积累表型。研究发现GmLMM1与包括flg22受体FLS2和XEG1受体RXEG1在内的模式识别受体存在蛋白互作,与共受体BAK1也存在相互作用。进一步研究发现,GMLMM1能够抑制flg22诱导的FLS2与BAK1之间的结合,从而抑制免疫反应的激活。该研究还发现,GmLMM1调节FLS2-BAK1相互作用,从而控制免疫的适度激活。综上,GmLMM1作为一个分子开关调控免疫受体与共受体的结合,从而抑制免疫反应的过度激活,平衡免疫反应适度发生。该研究加深了我们对大豆免疫抗病机理的理解,为培育高抗病的大豆新品种提供了理论指导。(EMBO Reports

赤霉素级联信号通过碳代谢调控番茄坐果发生的机制
坐果是指子房经过授粉受精后发育为果实而不脱落的过程,对果树的产量形成十分重要。近日,研究人员在番茄中揭示了GA在转录和转录后水平上通过中心碳代谢调控坐果发生的机制。该研究首先评估了野生型(WT)和PROCERA突变体(pro)番茄的坐果过程,研究表明,pro突变体中的单性结实现象与激素的绝对水平无关,更可能与GA的级联调控网络有关。进一步研究表明,番茄子房中中心碳代谢在转录和代谢水平上的激活可能对坐果发生至关重要。该研究鉴定到协调代谢激活的转录枢纽基因SlHB15A(Solanum lycopersicum HOMEOBOX 15A),该基因可能通过PROCERA协调中心代谢途径的调节,从而影响坐果发生。此外,研究结果还表明蔗糖代谢会以时间依赖性的方式在番茄坐果中发挥重要作用。综上,GA级联信号可以通过中心碳代谢影响坐果子房的发育,而这种代谢重编程与PROCERA及SlHB15A的下调有关。该研究还强调了蔗糖代谢及果糖激酶在坐果发生中的关键作用。该研究结果对未来单性结实育种及坐果率的调控提供了研究基础。(PNAS

光敏色素PhyB在植物光胁迫响应中的作用机制

植物对光能的吸收是光合作用及生长发育的基础,但是过量的光能会导致光抑制,并对植物生长产生负面影响。近日,研究人员揭示了拟南芥PhyB在光胁迫诱导的系统性气孔开闭及活性氧信号调控中的作用。该研究发现,白光胁迫可以快速诱导ROS信号及局部/系统性气孔关闭。研究表明植物可以通过两个阶段的生理调节或胁迫记忆响应光胁迫,感受不同光质的光敏色素参与了光胁迫诱导的气孔响应调节。该研究表明phyB是局部及系统性气孔响应所必需的,而phyA仅在系统性气孔响应中发挥作用。该研究还发现,phyB主要参与红光下的局部和系统性气孔关闭,而phyA在远红光条件下有利于系统性叶片的气孔关闭。综上,过量光胁迫通过phyB引起局部和系统性气孔关闭以及ROS信号激活。该研究揭示了phyB作为光、ROS和气孔响应之间潜在信号传导通道功能并强调了光受体、光合作用和ROS产生之间的有趣关系。(Plant Physiology

揭示一种新的转录复合体,调控水稻盐胁迫响应
土壤盐渍化是农业发展面临的巨大阻力,水稻是重要的粮食作物,且为盐敏感植物,盐胁迫是造成水稻减产的重要环境因素之一。近日,科学家研究发现了一个由OsBAG4、OsMYB106和OsSUVH7蛋白共同组成的转录复合物能够调控水稻耐盐主效基因OsHKT1;5基因的表达。该研究通过正向遗传学筛选到osbag4-1突变体,osbag4-1突变体呈现盐胁迫敏感表型,且突变体中OsHKT1;5的表达受到抑制,在盐胁迫下,osbag4突变体地上部分K+水平降低、Na+水平上升。该研究揭示了一种新的由DNA甲基化识别酶-分子伴侣调控蛋白-转录因子组成的复合体,共同在盐胁迫下调控OsHKT1;5的表达的分子机制。该研究不仅阐述了盐胁迫下主效抗盐基因表达调控的机制,同时也为未来水稻分子设计育种提供了一定的理论依据。(The Plant Cell

揭示杨树木材形成的转录调控新机制

木材是地球上含量丰富的可再生资源,是制浆造纸、纤维制品、能源与化工产品等重要原材料。近日,科学家研究解析了PtrMYB161转录因子介导的杨树木材形成反馈调控网络,发现PtrMYB161参与调控木质部纤维细胞的发育、次生细胞壁的加厚以及木材化学组分的合成,为利用分子育种技术进行林木材性改良提供了新线索。研究发现,PtrMYB161基因在杨树木质部纤维细胞中高丰度表达,过表达该基因导致木质部纤维细胞的次生壁变薄但导管细胞的次生壁厚度没有明显变化,并且纤维细胞的数量减少而导管细胞的数量增多。进一步研究发现,PtrMYB161通过直接结合并反馈调节木材形成多层级调控网络中第一层的PtrSND1-B1及其亚家族成员PtrSND1-A1、PtrSND1-A2、PtrSND1-B2和第二层的PtrMYB021,进而抑制木材组分合成酶基因的表达。综上,在木材形成多层级基因调控网络中,PtrMYB161发挥转录激活或抑制作用协同调控杨树木材形成。(Plant Physiology

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