生物技术前沿一周纵览（2017年12月29日）
生物技术前沿一周纵览（2017年12月29日）
GWAS研究揭示玉米直链淀粉含量的遗传结构
淀粉是玉米籽粒中含量最丰富的碳水化合物，主要包含了25%直链和75%左右的支链淀粉。跟总淀粉含量不同的是，直链和支链淀粉的各自所占的百分含量决定了食品原料和工业应用中不同的加工性能。研究人员利用了464株玉米籽粒中表型直链淀粉的含量，以及对应的9,007,194SNPs的基因型，进行连锁不平衡的全基因组关联分析，筛选出了与直链淀粉合成相关的27个SNPs以及有潜力的39个候选基因，结果初步阐明了直链淀粉合成的调控网络，对后续研究和改良玉米籽粒具有重要指导意义。(Plant Biotechnology Journal)
植物N6-甲基腺嘌呤动态可逆调控
N6-甲基腺嘌呤（m6A）是mRNA上最丰富的修饰，遍布于真菌、动物以及植物当中,其在高等植物中是否动态可逆的一直没有确切的结论。研究人员通过序列比对，找到拟南芥中N6-甲基腺嘌呤修饰潜在的去甲基酶ALKBH10B，着重研究它的去甲基功能及其在拟南芥生命活动中的调控作用。体外表达纯化的ALKBH10B蛋白对单链短RNA和全长的拟南芥mRNA都有明显的m6A去甲基活性，ALKBH10B的去甲基功能影响拟南芥mRNA的m6A水平，ALKBH10B缺失导致显著的晚花表型。在ALKBH10B的T-DNA插入突变体中，FT基因mRNA的甲基化水平升高；而相应地，其mRNA稳定性也较野生型Columbia-0更低，最终导致FT的mRNA水平在突变体中显著低于野生型。同样，FT上游的SPL3和SPL9也在突变体中也有更高的mRNA甲基化水平，更快的mRNA降解和更低的mRNA水平。由此确证ALKBH10B通过影响FT，SPL3和SPL9影响拟南芥的成花诱导。（The Plant Call）
SBI等位基因变异调控水稻茎秆基部节长度
倒伏是水稻高产稳产的主要限制因素之一。SV14S是一个在水稻育种上被广泛应用的温敏不育系，它的茎秆基部节间显著缩短，显示良好的抗倒伏能力。研究组通过遗传分析发现，该茎秆基部节间缩短是由单一基因控制的半显性遗传性状，并将该基因命名为Shornted Basal Internodes（SBI）。结合图位克隆和基因组技术，研究发现SBI编码一个尚未报道的GA2氧化酶，在茎秆基部节间高表达。酶功能分析证明，SBI编码的GA2氧化酶可以将活性赤霉素转化为非活性赤霉素化合物。水稻中SBI存在两个等位变异基因型，导致SBI酶催化活性显著不同。高活性的SBI位点使得水稻茎秆基部节中活性赤霉素含量显著降低，从而抑制基部节间的伸长。体内和体外研究结果证明，位于SBI蛋白序列保守区域的第338位氨基酸的差异是影响SBI酶活性的关键位点。通过对大量水稻品种基因分析发现，该位点的变化影响水稻品种株高及茎秆基部节间长度。同时，基因演化分析表明SBI等位基因之间的差异很可能来自于不同祖先的野生稻群体。（Molecular Plant）
有丝分裂到减数分裂的转化机制研究获进展
有性生殖是自然界中最重要的生殖方式。研究组基于对玉米花药发育时期的精细分析，采用激光显微切割技术和芯片杂交，分别获得处于有丝分裂的孢原细胞，处于减数分裂间期的生长期花粉母细胞(enlarging PMC)，刚进入减数分裂的花粉母细胞和相邻绒毡层细胞，以及成熟花粉、玉米幼苗和茎部薄壁细胞的时期特异性表达谱。分析转录因子和泛素连接酶在不同发育时期的表达特征表明，enlarging PMC处于有丝分裂到减数分裂的关键转折点。结合蛋白质谱分析，研究发现减数分裂相关基因不仅在进入减数分裂时期前提前转录，并且提前翻译产生蛋白。在此基础上，研究组在有丝分裂向减数分裂转换过程中特异性表达基因、富集的代谢通路、转录调控因子等方面，提出了一系列可供检验的科学假说，以便于进一步了解玉米减数分裂的起始机制。（Plant Physiology）
水稻抗旱耐盐生理调控机制
干旱、高盐等环境胁迫显著抑制水稻的正常生长并导致减产，水稻缺钾会引起植株矮缩、茎秆细弱，严重的产生近似火烧状的“铁锈稻”等，水稻缺钾还会进一步降低其对逆境胁迫的耐受性。研究发现OsHAK1（超表达转基因材料）在根系和地上部均受干旱、高盐诱导上调表达；oshak1突变体在营养和生殖生长期均表现对干旱、盐胁迫敏感，而过量表达OsHAK1可以促进活性氧的清除、增强胁迫响应相关基因的表达、提高水稻的抗旱、耐盐性；OsHAK1的表达量与籼稻和粳稻品种间耐盐性的差异成正相关；通过干旱诱导启动子（OsHAK1pro）特异启动根发育相关基因OsRAA1的表达，获得在干旱逆境下根系生长、钾积累、单株产量和抗旱性均显著提高的转基因水稻。研究结果可为培育抗旱、耐盐水稻新品种提供理论基础。（Environmental and Experimental Botany）
Hh信号通路转录因子Ci/Gli蛋白稳定性调控新机制
Hh信号通路在胚胎发育、成体组织稳态维持以及肿瘤的发生发展中起重要作用。Hh信号通路的异常会引发多种严重的人类疾病，包括一些出生缺陷和癌症。研究人员通过遗传学筛选发现E2--UbcD1调控了Ci/Gli的蛋白稳定性，并特异性地参与Slimb-Cul1 E3 ligase介导的Ci泛素化降解过程，而在Rdx-Cul3 E3 ligase介导的Ci/Gli泛素化降解过程中不起作用。UbcD1在Ci/Gli的泛素化降解过程中也参与了K-11泛素链的形成。同时，这一调控机制在脊椎动物中高度保守。进一步揭示了Hh通路转录因子Ci/Gli的稳定调控机制，也提供了一个针对Ci/Gli降解调控的潜在药物靶点。（EMBO Reports）
森林凋落物多样性与分解速率关系研究获进展
植物凋落物的分解是生态系统物质循环中必不可少的环节，同时也是生态系统最重要的功能之一。研究人员利用在亚热带森林采集的拟赤杨（Alniphyllumfortunei）、山桐子（Idesiapolycarpa）、香樟（Cinnamomumcamphora）和虎皮楠（Daphniphyllumoldhamii）等4种乔木树种，及其中每种包含的4个不同家系(seed family) 衰老叶片，进行不同物种/家系叶片的混合，并通过实验室恒温培养箱进行的微宇宙（填有凋落物采集地的土壤）实验，研究了凋落物基质的物种、遗传多样性对凋落物分解速率的影响。整个实验在物种水平上设计有1、2、4个物种叶片混合的处理，而在上述3种混合处理中，针对每一个物种又设计有1、2、4个家系的混合处理，共计8种多样性组合处理，246个微宇宙，置于黑暗和25℃条件下培养12周。测定结果表明，凋落物基质组成的物种多样性对其分解速率的影响，与组成凋落物的具体物种有关，即这种影响具有物种依赖性；如果忽略物种属性，凋落物的分解则是随着组成凋落物的总的家系数目增加而加快。但研究者并未在这次实验中发现物种多样性与遗传多样性存在交互作用。该研究还发现凋落物分解速率不受其初始碳含量的影响，但与其氮含量、氮磷比均呈负相关关系。该研究的意义在于将生物多样性与分解联系起来，且这种多样性同时包含了物种水平和遗传水平。因此，对凋落物的分解研究、生物多样性的生态系统功能研究具有一定的开创意义。（Journal of Plant Ecology）
