来自 生物 2019-11-18 22:00 的文章
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物学领域最新进展集锦拟南芥开花时间调控、根

  原标题:植物学领域最新进展集锦 拟南芥开花时间调控、根尖分生组织维持机制、水稻抗寒性

  华南农业大学陶利珍团队研究发现PEAMT1通过影响拟南芥体内ROS和生长素调控的细胞分化来维持根尖分生组织

  根系的持续生长需要细胞分裂和分化的平衡。活性氧(ROS)和生长素是根系发育的重要调控因子,它们通过影响细胞的分裂和分化而发挥作用。但控制细胞分裂和分化协调的机制尚不清楚。来自华南农业大学的陶利珍团队利用正向遗传学筛选,分离获得一个短根突变体dpr2,该突变体的根顶端分生组织(RAM)不能维持。DPR2基因编码磷酸乙醇胺N‐甲基转移酶1 (PEAMT1),在拟南芥中催化磷酸胆碱的从头合成。他们利用各种标记基因株系、组织化学和药理学分析方法对dpr2的主根表型进行了观察分析,以探讨其对根系早期发育的影响。

  研究人员发现DPR2/PEAMT1功能的丧失通过影响根干细胞、分裂区、伸长区和分化区(EDZ)导致了RAM的消耗。dpr2还影响了根尖PIN蛋白的富集、PIN2极性定位和内吞作用。过量的过氧化氢和生长素在dpr2的EDZ区中积累,加速了细胞分化,从而导致RAM消耗。在dpr2突变体中,抑制ROS过度积累或抑制生长素信号转导,可在一定程度上阻止因胆碱缺失后导致的RAM分化。综上所述,本研究发现根尖EDZ区域对胆碱缺乏最敏感,这导致了通过ROS‐生长素调控模块来加速RAM分化。

  湖南农业大学张健课题组综述了光,生物钟及温度间的相互协调与水稻抗寒性间的潜在机制

  水稻是世界上一半以上人口的主要粮食作物。作为一种起源于亚热带的农作物,水稻生产受到低温胁迫的影响。水稻抗寒胁迫的遗传机制引起了人们的广泛关注,主要集中在抗寒相关基因挖掘和功能分析方面。植物已进化出复杂的调节系统来响应冷胁迫,与光信号通路和内部生物钟相协调。然而在水稻中,有关光信号通路和昼夜节律调控及其在耐寒性中的作用仍然是未知的。由于对温度、光照和昼夜节律调控间相互作用的认识有限,水稻抗寒性的调控网络还需要进一步研究。本文中,湖南农业大学张健课题组在对转基因水稻和水稻突变体水稻进行表型分析的基础上,阐述了在耐冷性方面具有重要调控作用的相关基因。此外,本文还探讨了温度、光照和昼夜节律在调节水稻抗寒反应和耐冷性方面的潜在协调机制,为水稻抗寒信号网络的研究提供新的见解。

  开花是植物从营养阶段向生殖阶段的重要发育转变。这种转变的时间是由包括环境信号和内部调节在内的各种相关的遗传途径所调控的。来自基尔大学的Frank Kempken研究团队报道了一个拟南芥基因AT1G15480,该基因编码P-类五肽重复序列(PPR)蛋白,它有调控开花时间的功能。他们证明AT1G15480基因定位于线 T‐DNA插入突变株系显示出提早开花的表型,这在PPR突变体中是相当罕见的表型。并且在长、短日照下均可观察到比野生型植株提早开花的表型。该团队又用遗传互补实验证实了上述表型。他们将PPR蛋白命名为PRECOCIOUS1 (POCO1)。poco1株系呼吸作用较低,且ATP含量较高,超氧化物积累较多。此外,qRT‐PCR分析显示,poco1植株中FLC(一种关键的花抑制因子)的表达显著下调。同样, FLC的正调控因子ABI5的表达水平也显著降低。与qRT‐PCR结果一致,与野生型相比,poco1株系在主根生长和开花天数方面对脱落酸的敏感性较低。此外,poco1突变增强了对植物干旱胁迫的敏感性。进一步分析表明,POCO1影响线粒体RNA编辑。综上所述,该团队阐述了POCO1在控制开花时间和ABA信号通路中的重要功能。

  瑞士洛桑大学Xinji Li 团队研究发现雌雄异株的一年生山靛的生育力调控机制

  在性染色体进化过程中,通过性决定位点和性拮抗位点之间的连锁,抑制性染色体间的重组被认为是有利的,并且它能导致染色体退化限制异形配子的产生。尽管有大量证据表明基因在序列水平上发生退化,但性染色体进化早期阶段的表型效应却鲜为人知。

  本研究中,来自瑞士洛桑大学的Xinji Li团队比较了由雌雄异株一年生山靛(Mercurialis annua)杂交产生的XY和YY个体的形态、活力和生育力。他们发现XY和YY在生育性和营养形态上没有显著差异。然而,电镜显示下其花粉解剖结构中存在明显差异,且YY在竞争中明显弱于XY。该研究表明在一年生山靛中,X染色体对于雄性生育力是必需的,或雄性生育力对相关联的Y连锁基因数量较为敏感。他们猜测在最近的种群扩张中,X染色体上的雄性可育基因的维持可能受到了偏爱,这是为了在没有雄性的情况下,雌性也具有产生花粉的能力。

  南非比勒陀尼亚大学Almuth Hammerbacher团队综述了植物挥发物在防御微生物病原体方面的作用

  植物在被病原微生物侵染过程中会释放出大量的挥发性有机化合物,包括萜烯类、芳香类、含氮化合物、脂肪酸衍生物以及挥发性植物激素、茉莉酸甲酯和水杨酸甲酯。鉴于植物挥发物具有普遍抗微生物活性并会在感染后释放,这些化合物常常被认为具有抵御病原体的功能,但尚未有很多确凿的证据。本文中来自南非比勒陀尼亚大学的Almuth Hammerbacher团队对现有的研究中关于挥发物对真菌、细菌和病毒的毒性、挥发物在植物抗性中的作用以及挥发物如何在植物未受感染的部分和邻近植物中诱导系统抗性进行了严格的评估。作者还讨论了微生物如何将植物挥发物解毒,并将其作为营养物质、昆虫载体的引诱剂和某些挥发性物质的诱导剂,这些挥发性物质会刺激免疫反应,使植物更容易受到感染。尽管人们对植物挥发物‐草食动物相互作用了解较多,但随着对植物挥发物‐微生物相互作用的认知在逐步深入,最终将可能利用植物挥发物来减少农业和林业中的疾病。利用植物-草食动物相互作用的大量研究产生的分析分子技术,也可以促进对该领域的未来研究。

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