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Wiley植物学领域最新进展 | NPQ、水稻早期胚乳和胚胎发育调控、水稻源库关系调控、细胞分裂素与番茄免疫

已有 943 次阅读 2020-9-7 17:15 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流| Wiley, 威立, 植物学, 集锦

1.植物信号转导


华中农业大学王功伟团队在水稻中揭示了NPQ过程、ABA信号通路和非生物应激信号之间的交叉互作机制

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非光化学猝灭(NPQ)是一个复杂的光保护过程,它对维持植物健康起着重要作用。PsbS蛋白对NPQ的快速诱导至关重要,并在叶片中以剂量依赖性的方式起作用。然而,关于PsbS在陆生植物中的转录调控人们目前所知甚少。本研究中,华中农业大学王功伟团队在水稻中证明OsbZIP72直接上调OsPsbS1的表达,而OsMYBS2则抑制其表达。他们在粳稻OsPsbS1启动子中发现了一种新的顺式元件GACAGGTG, OsbZIP72可以与其强烈结合并激活OsPsbS1的表达。新的顺式元件CTAATC赋予了粳稻OsPsbS1启动子中的OsMYBS2特异性结合。OsbZIP72可被SAPK1激活,其作用依赖于ABA信号通路。GF14A蛋白通过调节OsMYBS2的核质穿梭来影响其抑制活性,Ser53是OsMYBS2留存在细胞质中所必需的。OsbZIP72敲除系在强光条件下对OsPsbS1转录的诱导性大大减弱,而OsMYBS2敲除系在弱光环境下对OsPsbS1转录的抑制则明显减轻。这些结果揭示了NPQ过程、ABA信号通路和非生物应激信号之间的交叉互作机制。这种复杂的机制可能有助于提高水稻的光保护并改善光合作用。


原文链接:

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16877 


02.植物生长发育及调控


四川大学杨毅团队在拟南芥中揭示了外源ABA介导花粉不育的一种潜在分子机制

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ABA信号传导是植物对胁迫条件作出反应的重要植物信号传导途径。外源ABA处理可以改变整体基因表达模式,并引起显著的表型变化。本研究中,四川大学杨毅团队研究了拟南芥在开花过程中对ABA处理的响应。他们将CARK3 T‐DNA突变体的花浸泡在ABA溶液中,结果其花粉育性的降低比野生型(Col-0)少。他们进而证明了位于CARK3下游的PMEIL基因直接影响花粉的育性。由于CARK3PMEIL的紧密排列,CARK3的表达以ABA依赖性的方式通过转录干扰抑制了PMEIL的转录。他们的研究揭示了外源ABA介导花粉不育的潜在分子机制,并通过实例说明了基因紧密排列导致的转录干扰如何介导植物繁殖过程中的胁迫反应。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13871 


03.植物生长发育及调控


河北师范大学崔素娟/赵红桃团队鉴定了水稻早期胚乳和胚胎发育的重要调控机制

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水稻胚乳能为发育中的胚胎提供营养物质,并被作为人类的主食。胚最终发育成新一代孢子体。尽管早期胚乳和胚胎发育的分子机制具有重要的作用,但人们对其仍不清楚。本研究中,河北师范大学崔素娟/赵红桃团队研究了水稻OsLFR的基本功能,它是拟南芥SWI/SNF染色质重塑复合体(CRC)成分LFR的直系同源物。OsLFR主要在水稻的小穗和种子中表达,OsLFR蛋白定位于细胞核中。他们对功能缺失突变体和转基因株系进行了遗传、细胞和分子分析。由于胚乳和胚胎缺陷,OsLFR缺失导致种子早期纯合致死,这可以通过OsLFR基因组序列成功恢复。细胞学观察显示,oslfr胚乳的游离核相对较少,细胞化出现异常和停滞,并过早出现程序性细胞死亡;此外,它的胚胎体积缩小,不能分化。转录组分析显示,许多参与DNA复制、细胞周期、细胞壁组装和细胞死亡的基因在OsLFR敲除突变体(oslfr‐1)中有差异表达,这与观察到的种子缺陷一致。蛋白质互作分析表明,OsLFR与几种水稻SWI/SNF CRC组分互作。他们的研究结果表明,OsLFR可能是SWI/SNF CRC的组成部分之一,是水稻种子发育的重要调控因子。这些结果为进一步了解早期水稻胚乳和胚胎发育的调控机制提供了新的见解。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14967 


04.作物性状的遗传调控


浙江师范大学张可伟团队研究发现细胞分裂素氧化酶/脱氢酶OsCKX11通过调控水稻叶片衰老和籽粒数来协调源库关系

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旗叶和谷粒分别属于谷物的源和汇,都与谷物的最终产量有关。叶片过早衰老会大大降低光合速率,严重降低农作物产量。细胞分裂素在叶片衰老中起重要作用,并决定籽粒数。本研究中,浙江师范大学张可伟团队研究发现水稻细胞分裂素氧化酶/脱氢酶OsCKX11在延迟叶片衰老、增加穗粒数以及协调调节源库中的作用。OsCKX11主要在根,叶和穗中表达,并受脱落酸和叶片衰老强烈诱导。重组OsCKX11蛋白催化各种类型细胞分裂素的降解,但对反式玉米素(trans-zeatin)和顺式玉米素(cis-zeatin)具有较强偏好性。与野生型(WT)相比,osckx11突变体的旗叶中细胞分裂素水平显著增加。在osckx11突变体中,ABA生物合成基因被下调,而ABA降解基因被上调,从而相对于野生型降低了ABA水平。由此表明OsCKX11在细胞衰老中对细胞分裂素和ABA之间起拮抗作用。此外,与WT相比,osckx11的分支数,分蘖数和籽粒数显著增加。综上所述,他们的研究表明OsCKX11同时调节光合作用和籽粒数量,这将为叶片衰老研究和农作物分子育种提供新的见解。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13467 


05.植物免疫


以色列农业研究组织Maya Bar团队研究发现细胞分裂素在番茄中诱导免疫和真菌病原抗性的重要作用

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植物免疫通常由免疫激素来定义:水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)。众所周知,这些激素能在不同程度上调节对病原体的防御反应。近年来,人们已经认识到其他植物生长激素如植物生长素、赤霉素、脱落酸和细胞分裂素(CKs)参与生物胁迫。已有报道表明,内源性和外源性CK处理均可导致病原体耐药。本研究中,以色列农业研究组织Maya Bar团队研究发现CK诱导番茄的全身免疫,调节模式识别受体(PRR)LeEIX2的细胞运输,介导对Xyn11家族木聚糖酶的免疫反应,并通过SA和ET依赖机制促进对灰霉和新孢霉的抗性。宿主对CK的感知是其保护作用的基础。他们的研究结果支持了CK通过诱导宿主免疫提高病原体抗性的观点。


原文链接:https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.12978 


(本文作者:砖泥)



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