生物技术前沿一周纵览（2016年4月29
着丝粒在小麦远缘杂交中具有重要作用
着丝粒通常包含串联重复序列，但是着丝粒的功能并不一定取决于这些序列。研究人员在小麦非整倍体（Triticum aestivum）及小麦野生杂种的后代中，确定了在小麦着丝粒还原转座子（CRW）含量上有着显著数量变化的功能性着丝粒。在一些小麦端二体（ditelosomic）品系和来自野生杂种的其他品系中，CRW信号大大减少或基本上缺失。在这些品系中，CRW序列的总缺失（而不是CENH3的存在），表明着丝粒被从头形成。此外，已确定的DNA序列的转录本，在新的着丝粒上是显著增加的，从而表明相应序列的转录本可能与着丝粒从头形成有关。研究人员在wheat-Th. Elongatum杂种株系中观察到，稳定的异源染色体具有两到三个包含CRW序列的区域，这是由着丝粒断裂诱导的，但只有一个是功能性的着丝粒。在小麦-黑麦(Secale cereale)杂种中，黑麦着丝粒特异性序列沿着染色体臂传播，并可能引起了着丝粒扩张。通过染色体重排在着丝粒序列中频繁而显著的定量变化，在小麦远缘杂交中已经有过系统地描述，这可能影响外源染色体在杂种中的保留或者缺失。因此，着丝粒在远缘杂交中的行为，可能在生物多样性的产生过程中，有着重要的影响，这最终对物种形成有一定的影响。（PLoS Genetics）
杨树PTCYP714A3基因异位表达可提高转基因水稻抗盐性
在拟南芥和水稻中，细胞色素P450(CYP)714蛋白家族代表了一组独特的CYP单加氧酶，通过赤霉素钝化作用作为植物发育中芽特定的调节因子。研究人员发现PtCYP714A3在杨树形成层-韧皮部组织中高度表达，并发现其受到盐胁迫的诱导。PtCYP714A3在水稻中异位表达导致形成半矮秆表型，分蘖增加，种子变小。显著表达PtCYP714A3的转基因株系中GA的积累水平低于野生型(WT)植物，在转基因植物中一些GA生物合成基因受到显著抑制。在盐胁迫条件下，转基因水稻的耐盐性能增强，在芽和根组织中保持更多的钠。这些结果表明PtCYP714A3在芽应对盐毒性反应中发挥重要作用，为耐盐作物的基因工程提供了依据。（Plant Biotechnology Journal）
与水稻延迟抽穗期相关基因发现
拟南芥B-box蛋白(BBX)参与植株生长和发育。然而，人们对于BBX在水稻中的作用知道很少。研究人员研究了由BBX14基因(OsBBX14)编码的水稻BBX蛋白。发现OsBBX14蛋白在旗叶中高度表达，在光周期条件下显示出了昼夜节律。过表达OsBBX14基因的株系在长日照和短日照条件下表现出抽穗期延迟，OsBBX14基因RNAi敲除的植株相对于野生型植株有类似的抽穗期。进一步分析表明，在长日照和短日照条件下成花素基因Hd3a和 RFT1在过表达的植物中表达下调，导致抽穗期延迟。然而，OsBBX14基因在长日照和短日照条件下调节抽穗期的机制是不同的。（Plant Science）
过表达kn1基因提高柑橘品种的转化效率
玉米kn1基因编码一个参与植物分生组织建立和维护的转录因子蛋白。该基因也被用于在烟草和其他作物中提高芽再生和转化效率。科学家研究了6个基因型柑橘中kn1基因对遗传转化效率的影响。与对照载体相比，kn1基因的表达使转化效率提高了15倍，相比于报道的这些柑橘基因型的最高转化效率提高了11倍。研究证实T-DNA能够稳定地整合到柑橘基因组中。过表达kn1的大多数柑橘植物在幼苗阶段的生长和发育正常，与野生型植物相似。研究人员测试了6个基因型的柑橘，包括一个难以转化的品种，结果表明kn1基因为提高不同柑橘品种遗传转化效率提供了一种有效的分子工具。（Plant Cell, Tissue and Organ Culture）
植物光调控发育的关键机制解析
植物各个器官能对环境信号做出差异性的应答，以适应不断变化的环境条件。光是决定植物发育的关键环境因素。当拟南芥幼苗从土壤里长出的时候，光在去黄化过程中诱导子叶张开和抑制胚轴伸长。这种差异性调控对于植物的生存至关重要，但人们至今还不清楚其中的具体机制。研究人员对拟南芥子叶和胚轴进行了器官特异性转录组分析，鉴定了受到光调控的32个SAUR（Small Auxin Up RNAs）基因，并将这些SAUR命名为lirSAUR。研究显示，光通过生长素的水平和光敏色素互作因子（PIF）的稳定性，差异性调控子叶和胚轴中的lirSAUR表达。而lirSAUR进一步介导这两种器官的差异性生长。（PNAS）
生长素作用机制研究取得进展
生长素在植物生长发育过程中发挥重要调节作用。其信号传递中，Aux/IAA蛋白作为转录抑制子被泛素化介导的蛋白酶体途径降解，尽管研究表明蛋白酶体在该过程中发挥重要作用，但对Aux/IAA蛋白快速降解的精细调控机制目前仍不清楚。研究人员发现与动物蛋白酶体活性调控蛋白PI31同源的植物蛋白PTRE1在此过程中发挥了重要作用。功能缺失的ptre1突变体呈现生长素信号减弱的表型，生长素抑制的蛋白酶体活性在突变体中减弱，且突变体中Aux/IAA蛋白的降解发生了改变。进一步的研究表明，生长素可能通过改变PTRE1蛋白的亚细胞定位进而抑制蛋白酶体活性并调控Aux/IAA的降解，与生长素受体TIR1共同精确调控Aux/IAA蛋白的平衡及生长素信号。由于蛋白酶体通过降解蛋白参与了多种激素作用和植物对逆境的响应，该研究不但初步揭示了生长素对蛋白酶体活性的调控，也为进一步解析生长素和植物激素作用机制提供了新线索。（Nature Communications）
揭示植物受精的未知受体和机制
早先研究发现，一个位于卵细胞旁的助细胞可产生LUREs分子可引导蝴蝶草属植物的花粉管。后在拟南芥中发现了相似的LURE多肽。花粉管被由胚珠生成的LURE多肽引导，导致受精。最新研究中，首次发现一个关键激酶受体PRK6，在开花植物的花粉管内负责使花粉管准确到达卵细胞，以成功受精，而不迷失方向。生物学家在模式植物拟南芥花粉管顶端发现了PRK6。他们还发现，这种受体可与多种具有相似结构的受体共同起作用，以精确地检测从雌蕊发出的信号。通过接受从雌蕊发出的各种信号，该激酶受体可使花粉管能够生长到雌蕊内的一个位置，在那里它们可以检测到LURE。随后，花粉管被引导到达卵细胞，并传递它们的精子用于受精。 (Nature)
发现植物朊病毒与植物记忆相关
朊病毒又称蛋白质侵染因子，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。通常认为朊病毒存在与动物和细菌中，然而一项新研究指出草类植物可以结合、吸收和输送具有传染性的朊病毒。近期，研究人员发现一种植物蛋白在插入到酵母中后，其功能就会变得像是朊病毒一样。研究人员推测，这种错误折叠的蛋白可能可以解释植物如何存储和传递记忆的。研究人员利用一种专门用于分析酵母朊病毒样蛋白质域的算法，筛选了拟南芥的整套蛋白质的序列。从中识别出了474个候选蛋白，最终筛选到3种涉及开花相关基因表达的蛋白，其中，Luminidependens (LD)满足了一种朊病毒的定义标准。当移植到酵母朊病毒Sup35的时候，LD朊病毒域取代了这种酵母朊病毒域的功能，这表明LD可能是一种真正的朊病毒，而且很可能是首次发现来自植物的朊病毒。研究人员表示，植物区分冬季和非季节性寒潮的能力可能与诸如LD等蛋白有关，这类蛋白质可能帮助触发或调控了与春化和开花有关的表观遗传学变化。这项研究或首次在植物中发现了朊病毒样蛋白。（PNAS）
