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最新进展集锦 生长素与拟南芥侧根发育、 番茄同

添加时间:2019-09-21

  原标题:最新进展集锦 生长素与拟南芥侧根发育、 番茄同源交叉、蓝桉幼苗抗旱性与生长调控

  华中农业大学农业微生物学国家重点实验室端木德强/曹扬荣研究团队发现OsCERK1的自然变异调节水稻与丛枝菌根的共生

  丛枝菌根真菌(AMF)与陆地植物之间的共生关系对于植物对养分的高效获取和利用至关重要。但目前对控制水稻AMF定殖的关键过程的了解仍然有限。

  本研究中,华中农业大学农业微生物学国家重点实验室端木德强课题组/曹扬荣课题组发现,东乡野生稻(DY)中AMF的侵染效率强于中早35(ZZ35)。他们通过构建染色体片段代换系,并绘制DY的OsCERK1基因图谱。构建了日本粳稻中花11(ZZ11)的转基因植株,比较了AMF在其根系侵染的效率。

  与ZZ35相比,含OsCERK1DY的染色体片段代换系磷含量和籽粒产量较高。鉴定出DY、ZZ35和ZH11的OsCERK1单倍体型中有4个氨基酸取代基,其中2个位于第二个细胞溶解酶域中,这对于水稻品种间AMF侵染效率的差异至关重要。在ZH11中OsCERK1DY的异源表达显著增强了AMF的侵染效率并增加了对致病线种栽培水稻品种中均缺少OsCERK1DY单倍型。

  综上,OsCERK1是影响水稻与AMF共生相互作用的关键基因,OsCERK1DY在栽培水稻中具有提高可持续磷获取和利用效率的应用潜力。

  荷兰瓦赫宁根大学植物育种系白玉玲团队利用CRISPR/Cas技术增加了种间杂交番茄的同源交叉

  植物减数分裂过程中的交叉形成是染色体分离的必要条件,也是作物育种的必要条件,因为它通过在每条染色体上混合亲本等位基因来实现性状的各种可能的组合。交叉形成始于大量的DNA双链断裂的产生,而其中只有少数导致交叉。目前已经在拟南芥中鉴定出了少量基因,其驱动DNA交叉中间结构向非交叉结构的转变。为了探索这些基因在作物及其野生亲缘种间杂交种中的修饰潜力,从而提高杂交作物的产量,荷兰瓦赫宁根大学植物育种系白玉玲团队在种间番茄杂种中使用CRISPR / Cas9诱变来敲除RecQ4。他们在番茄和醋栗番茄的F1杂种中获得双等位基因recq4突变体。与野生型F1杂种相比,F1 recq4突变体显示出交换显著增加:在显微镜下直接观察到雄性母细胞中的环二价体增加1.53倍,并且通过分析测量后代(F2)植物中的SNP标记发现遗传图谱扩展1.8倍。这是第一个通过在交叉中间分辨通路中操纵基因来增加杂交频率的例子,也是第一个通过定向诱变来增加杂交频率的例子。

  塔斯马尼亚大学Jules S. Freeman团队研究发现蓝桉幼苗抗旱性、恢复性和生长的遗传控制的独立性

  干旱是影响世界森林生态系统的主要胁迫。塔斯马尼亚大学Jules S. Freeman团队利用数量性状位点(QTL)分析来研究蓝桉Eucalyptus globulus)对干旱的抗性和恢复性的变异的遗传基础,以及可能与蓝桉的这种变异相关的候选性状。他们使用大的异型杂交F2群体进行QTL分析,其中300棵树基于其开放授粉的F3后代的平均表现进行表型分析。子代以随机完整区组设计的形式在温室中生长。他们对一部分幼苗进行干旱处理,然后对其进行重新浇水,并对受损和干旱后的生长进行评分。研究人员评估了未受干旱幼苗的生长特性、木质块茎大小以及主茎受到严重损伤后的再生情况,并对大部分性状进行QTL检测。重要的是,他们检测到了关于干旱损害和植株大小、干旱损害和生长恢复,以及木质素大小和再生能力的独立QTL。这些独立性意味着权衡不一定是对选择反应的主要限制,在生活史的早期阶段,有机会在不影响生产力的情况下提高抗旱能力。

  印度国家植物基因组研究所Ananda K. Sarkar团队研究揭示生长素信号在拟南芥侧根发育的调控机制

  生长素信号由多种生长素/吲哚‐3‐乙酸(Aux/IAAs)和生长素反应因子(ARFs)介导,通过控制下游基因的表达来调控侧根(LR)的发育。LATERAL ROOT PRIMORDIUM1(LRP1)是 (SHI / STY)家族的成员,被鉴定为生长素诱导基因。LRP1在根发育中的精确作用和分子调控机制仍有待理解。印度国家植物基因组研究所Ananda K. Sarkar团队发现LRP1在LR发育的所有阶段都有表达,除了初生根。LRP1的表达受组蛋白去乙酰化的调控,并依赖于生长素。他们的遗传相互作用研究表明,LRP1在LR发育期间作用于生长素响应性Aux / IAAs-ARFs的下游。他们发现生长素介导的LRP1诱导在slr-1和arf7arf19突变体根中丧失。NPA处理研究表明LRP1在LR原基细胞分化和不对称分裂后发挥作用。 LRP1的过表达增加了在I,IV和V期LRPs的数量,导致LR密度降低,这表明它参与LRP发展。有趣的是,LRP1诱导YUC4的表达,其参与生长素生物合成,有助于增加LRP1 OE根中内源生长素的积累。LRP1与SHI / STY家族的SHI,STY1,SRS3和SRS7蛋白相互作用,表明它们在根发育过程中可能具有冗余作用。以上结果表明,生长素和组蛋白脱乙酰化影响LRP1表达,并且它作用于LR的下游,形成生长素响应模块,通过调节拟南芥中的生长素稳态来负调节LRP发育。

  香港中文大学生命科学学院胡帅/姜里文团队揭示AtSec. 62 在植物生长发育中的重要作用

  内质网(ER)是真核细胞中蛋白质折叠的主要部位。ER稳态对于生物体的发育至关重要,因此ER内的未折叠蛋白质应答(UPR)被精确调控。ER吞噬是一种新发现的选择性自噬途径,用于去除哺乳动物细胞中ER内错误折叠或未折叠的蛋白质。Sec. 62 是转座子复合体的一个组成部分,最近被鉴定为在哺乳动物的ER应激恢复阶段的ER吞噬受体。在这项研究中,香港中文大学生命科学学院胡帅/蒋丽雯团队证明了拟南芥Sec.62(AtSec.62)是植物发育所必需的,并且可能在植物中作为ER吞噬受体起作用。他们表明,AtSec. 62 是一种ER定位的膜蛋白,具有三个跨膜结构域(TMDs),其C-末端面向ER腔。AtSec. 62 是植物生长发育所必需的,因为atsec. 62突变体表现为营养生长受损,花粉异常和生育力下降。且atsec. 62突变体对衣霉素(TM)诱导的ER胁迫敏感,而过表达AtSec. 62增强了ER在从胁迫恢复期间对胁迫的耐受性。此外,在ER胁迫诱导时,YFP-AtSec. 62与环状结构中的自噬体标记mCh-Atg8e共定位。总而言之,这些数据为AtSec. 62在植物发育及ER吞噬中的关键作用提供了证据。