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Wiley植物学领域最新进展

已有 738 次阅读 2020-8-12 13:37 |个人分类:Life Science|系统分类:论文交流| Wiley, 威立, 植物学, 集锦

1.作物性状的遗传调控

南京农业大学王春明课题组和中国农业科学院作物科学研究所万建民课题组研究发现增强OsNLP4‐OsNiR级联可提高水稻氮素利用效率和产量

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氮肥用量的增加对环境具有不利影响。在低氮供应下提高产量被认为是未来农业可持续性的一个谷物育种目标。虽然氮转运体的自然变异已有研究,但在提高氮利用效率(NUE)方面,与同化相关的关键基因在很大程度上仍未被探索。本研究中,南京农业大学王春明和中国农业科学院作物科学研究所万建民课题组通过在水稻中进行的全基因组关联分析(GWAS)鉴定了一种与NUE相关的NIN样蛋白NLP4。他们发现OsNLP4能激活OsNiR编码的亚硝酸盐还原酶,这在水稻氮素同化中是至关重要的。他们进一步在OsNiR (p4xNRE:OsNiR)启动子中构建了四倍的NREs(硝酸盐响应的顺式作用原件),显著增强了氮同化作用。他们证明,OsNLP4‐OsNiR通过增强氮素同化和NUE,增加了分蘖数和产量。综上所述,他们的研究发现OsNLP4‐OsNiR信号级联的遗传调控是水稻高NUE和高产量育种的一种策略。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13450 


2.植物抗非生物胁迫

中国科学技术大学向成斌课题组研究发现OsPQT3可作为水稻应激反应的“开关” 在作物改良育种中具有潜力

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植物在自然界经常遭受环境胁迫,并进化出复杂而有效的机制来应对这些胁迫。为了平衡生长和应激响应,植物具有在应激减弱时关闭应激响应的有效方式。中国科学技术大学的向成斌课题组在先前研究中通过编码E3泛素连接酶的PARAQUAT TOLERANCE 3 (AtPQT3)揭示了拟南芥的这种“关闭开关”机制,在试验中,敲除该酶可显著增强拟南芥对非生物胁迫的抗性。本研究中,为了探索水稻同源物OsPQT3是否在功能上具有保守性,他们使用CRISPR‐Cas9技术构建了3个敲除突变体。OsPQT3敲除突变体(ospqt3) 随着OsGPX1OsAPX1OsSOD1表达的增加表现出增强的抗氧化和盐胁迫能力。此外,在温室和大田条件下,与野生型相比,ospqt3突变体的农艺表现显著增强,产量更高。他们进一步发现,与AtPQT3一样,OsPQT3在氧化和其他非生物胁迫下的表达量迅速下降。综上所述,这些结果表明,OsPQT3作为应激反应的一个开关在水稻中具有功能保守性,就像AtPQT3在拟南芥中一样。因此,PQT3位点可作为通过基因编辑技术进行抗逆性作物改良的候选基因。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13856 


3.植物信号转导

中国科学院微生物研究所方荣祥/颜永胜课题组研究发现组蛋白去乙酰化酶HDA703与OsBZR1共同作用调节油菜素内酯信号传导以及水稻的生长和抽穗期

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油菜素内酯(brassinosteroids, BRs)在植物的生长发育中起着至关重要的作用。在拟南芥和水稻中,BR信号转导通路从感知到关键转录因子都已经被人们所了解。然而,BR介导的生长和开花机制在很大程度上仍是未知的,特别是在水稻中。在本研究中,中国科学院颜永胜和方荣祥课题组研究发现HDA703是水稻中的组蛋白H4K8和H4K12去乙酰化酶。hda703突变体表现出典型的BR功能缺失的表型,并且对最活跃的BR芸苔素(BL)的敏感性降低。过量表达HDA703的水稻植株表现出一些BR的功能获得型表型,这依赖于BR的生物合成和信号传导。他们还表明,HDA703是BRASSINAZOLE‐RESISTANT1 (OsBZR1)的直接靶标,OsBZR1是水稻BR信号的主要调节因子,而HDA703与水稻中的OsBZR1相互作用。他们进一步表明,一种生长、发育和胁迫响应的中心调控因子——GRAIN NUMBER, PLANT HEIGHT and HEADING DATE 7 (Ghd7 )是OsBZR1的直接靶标。HDA703直接靶向Ghd7并通过组蛋白H4去乙酰化抑制其表达。HDA703过表达株系及Ghd7沉默植株在生长和抽穗期具有相似的表型。综上所述,他们的研究表明,组蛋白H4去乙酰化酶HDA703与OsBZR1通过Ghd7的表观遗传调控来调控BR信号和水稻的生长和抽穗期。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14936 


4.植物病理学

西北农林科技大学单卫星/孟玉玲课题组研究发现拟南芥AtERF019基因通过抑制PAMP触发的免疫负调控植物对寄生疫霉的抗性

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疫霉是破坏性的植物病原体,在世界范围内造成重大的作物损失。为了了解植物对寄生疫霉的易感性并探索新的抗病策略,西北农林科技大学单卫星及孟玉玲课题组采用拟南芥-疫霉寄生性模型病毒学系统,并筛选了具有寄生疫霉抗性的拟南芥T‐DNA插入突变株。通过对抗性突变体267‐31的鉴定发现,该突变体在乙烯响应因子19基因(ERF019)的启动子区域具有两个T‐DNA插入位点。RT-qPCR检测显示,野生型植株被寄生疫霉感染时,ERF019的表达被诱导,而在267‐31突变体中被抑制。利用CRISPR/Cas9技术构建了erf019突变体,证实其对寄生疫霉的抗性增强。相比之下,ERF019过表达株系则更敏感。在本氏烟中瞬时表达分析表明,ERF019的核定位对其易感功能至关重要。RT-qPCR分析显示,与野生型相比,在感染过程中,突变体中多种防御途径的标记基因表达显著上调。在ERF019过表达株系中,Flg22诱导的过氧化氢积累和活性氧自由基的产生受影响,而在erf019突变体中,Flg22诱导的MAPK激活增强。此外,在本氏烟中,ERF019的瞬时表达强烈抑制了INF触发的细胞死亡。综上所述,这些结果揭示了ERF019在通过抑制病原相关的分子模式触发免疫来介导植物对疫病的敏感性方面的重要性。


原文链接:

https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.12971 


5.植物生长发育及调控

美国橡树岭国家实验室Jin‐Gui Chen及Wellington Muchero课题组发现拟南芥C末端结合蛋白ANGUSTIFOLIA调节MYB46和WRKY33的转录共调控

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水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)/乙烯(ET)信号之间的拮抗作用导致了对半活体营养型和死体营养型植物病原体的防御之间的权衡,这在多种植物物种中已得到了广泛的研究。然而,其基本机制仍未完全建立。本研究中,美国橡树岭国家实验室Jin‐Gui Chen及Wellington Muchero课题组对拟南芥中ANGUSTIFOLIA (AN)的分子和细胞功能进行了研究鉴定,并研究了AN在调控致病反应中的作用。AN是一种哺乳动物C末端结合蛋白(CtBP)的植物同源物。他们证明,AN拮抗调节植物对半活体营养型病原体丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)和死体营养型病原体灰霉病(Botrytis cinerea)的抗性。与表型观察结果一致的是,SA和JA/ET通路相关基因的转录受到AN的拮抗调控。AN通过与另一种核蛋白酪氨酸DNA磷酸酯酶1(TDP1)相互作用,对MYB46(一种编码SA生物合成所需的苯丙氨酸铵分解酶(PAL)基因的转录激活因子)具有转录抑制作用,并同时释放TDP1对WRKY33(在SA和JA / ET信号通路的主要调节因子)的转录抑制作用。综上,该研究表明,AN对MYB46WRKY33的转录共调控介导了SA和JA / ET途径的协调,从而优化了对半活体营养型和死体营养型植物病原体的防御。


原文链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16826 



(本文作者:砖泥)



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