生物技术前沿一周纵览（2018年5月11日）
生物技术前沿一周纵览（2018年5月11日）
绘制小麦A基因组测序和精细图谱
小麦是全球最重要的粮食作物之一。研究人员通过构建A基因组BAC文库和BAC测序，结合全基因组PacBio测序以及最新物理图谱构建技术（BioNano和10x Genomics），最终完成了乌拉尔图小麦材料G1812的基因组测序和精细组装，绘制出了小麦A基因组7条染色体的分子图谱，注释出了41,507个蛋白编码基因。发现在小麦基因组中参与春化和开花的REM类转录因子基因有明显扩增。（Nature）
小麦籽粒蛋白含量相关基因研究获进展
小麦作为世界第三大粮食作物，提高其蛋白质含量，是各国小麦育种家的主要目标。研究人员利用西南麦区115份小麦品种（包括地方品种64份，育成品种51份），通过三年两点的表型测定，发现地方品种的蛋白含量极显著高于育成品种，千粒重则相反。依据水稻OsAAP6同源克隆了小麦TaAAP6-3A、3B、3D三个基因，其中TaAAP6-3B 出现了两种等位变异，TaAAP6-3B-Ⅰ和TaAAP6-3B-Ⅱ。通过顺式作用元件、表达模式分析结合5个环境的表型关联分析显示，相比于TaAAP6-3B-Ⅱ，具有TaAAP6-3B-Ⅰ的品种籽粒蛋白含量更高。利用开发的分子标记，在自然群体和F2遗传群体中获得了同样的结果。 此外，115份小麦品种中，地方品种TaAAP6-3B基因位点的SNPs多态型明显比育成品种的丰富，说明TaAAP6-3B可能在长期的人工选择过程中受到了选择压力，代表高蛋白、低千粒重的基因型TaAAP6-3B-Ⅰ被人为选择掉了，这表明该位点可能为重要的驯化位点。该研究为小麦品质育种提供了重要依据。（BMC Plant Biology）
植物如何划地界
植物生空间小将影响正常生长。研究团队设计了一个实验，让玉米幼苗的叶子被短暂地触碰，以模拟来自邻近植物的天然刺激。使用水培生长系统，研究人员能够收集来自植物根部的所有分泌物。然后他们制备两种不同的生长溶液来种植新的幼苗：一种来自之前触碰过的植物，另一种来自未触碰的对照。研究小组发现，玉米幼苗在未触碰的对照溶液中明显长势良好。植物之间的地面接触而引起的变化可能作为预测未来竞争对手的线索，从而影响地下的相互作用。（PLOS ONE）
光-温信号整合机制
对于植物而言，光照与温度是两个非常重要的环境因子。研究人员前期研究克隆了拟南芥EPP1基因，该基因编码的染色质重塑因子PKL能通过与多种不同转录因子互作抑制光形态建成及调控温度形态建成。近日，研究人员在前期工作基础上，克隆出EPP2基因。该基因编码一个转录辅助因子SEUSS（SEU）。研究发现，EPP2/SEU能够响应红光、远红光和蓝光等光信号，是植物光形态建成的负向调控因子；同时，EPP2/SEU能调控对环境高温（28°C）的生理反应，是温度形态建成的正向调控因子。进一步研究发现，SEU全长蛋白具有转录抑制活性，但因其C端具有很强的激活能力，不仅能与光-温信号的关键转录因子PIF4直接相互作用，也可以结合到多个参与生长素合成及信号转导基因的启动子上并激活其表达；SEU结合下游基因不依赖于PIF4，而PIF4激活相关基因的表达则依赖于SEU；SEU的突变能够导致生长素含量显著下降，表明其通过调控生长素的合成而影响形态建成。（Molecular Plant）
病原细菌致病网络
植物细菌病害是植物和农作物最难防治的一类病害，长期以来缺乏可靠的防治手段。研究人员以模式植物病原细菌丁香假单胞番茄变种为材料，在分离鉴定效应蛋白的基础上，构建了一系列的突变体材料，同时引入新的克隆和转化技术，创新性的搭建了一套研究致病效应蛋白组学的天然体系。利用这一体系对模式细菌致病蛋白组进行了高通量、系统性的解析，发现了特异性作用于病理过程的效应蛋白。此方法体系不仅可以应用于相近植物病原细菌致病效应蛋白组学的研究，还可以为人体和动物病原细菌学提供思路和应用平台，为更有效的寻找细菌病害防控靶标奠定基础。（Cell Reports）
病原菌对宿主蛋白进行新型泛素化修饰的分子机制
泛素化修饰调控着真核细胞几乎所有的生命活动。研究人员通过大量的尝试，成功获得了SidE在其两步催化反应中，与ubiquitin及其配体的高分辨率晶体结构。SidE的apo结构表明，mART结构域和PDE结构域的催化口袋互相远离并朝向不同的方向，提示这两个结构域的催化过程是相互独立的；同时这两个结构域又通过一段保守的基序紧密结合，当丧失这种相互作用时，两个结构域的活性都受到了影响。mART结构域与ubiquitin及辅因子NAD的复合物结构显示，mART结构域利用其表面的一个高度保守区域参与结合ubiquitin，而这个互作界面非常靠近mART的催化中心；ubiquitin的C末端tail则贡献了其主要的结合位点，尤其是第72位及74位的精氨酸紧密结合到mART结构域的酸性氨基酸形成的口袋里；NAD则结合于mART结构域经典的R-S-E motif上，其烟酰胺基团则朝向ubiquitin的42位精氨酸方向，等待着催化形成ADPr-Ub。PDE结构域与ubiquitin及ADP-ribose的复合物结构表明，ubiquitin结合于PDE结构域催化口袋的一侧，其Lys6-Thr9这段区域及His68贡献了主要的结合位点，Arg42朝向PDE结构域的活性中心；PDE结构域在结合了ubiquitin后会产生局部的构象变化，以利于催化的进行。以上所有参与结合及催化的关键氨基酸，研究人员均利用突变体实验进行了酶活验证。此外，研究人员还发现SidE家族蛋白对底物的识别不依赖于底物蛋白的特定三维结构，只要底物蛋白上含有能够进入SidE催化口袋的丝氨酸，那么均可被泛素化修饰。（Cell）
科学家发现长非编码RNA调控学习记忆新机制
神经元活性依赖的新蛋白合成对学习记忆过程至关重要，核糖体的生物合成则是细胞内蛋白质翻译的关键限速步骤，其合成主要的场所是在细胞核的核仁部位。研究组首次鉴定了一个核仁特异表达的长非编码RNA LoNA，可以同时调控核糖体的关键成分——核糖体RNA的转录以及转录后甲基化修饰两个过程。通过影响核糖体DNA的表观遗传修饰以及RNA转录酶在DNA上的附着来影响其转录水平，以及转录后甲基化修饰两个层面影响核糖体的生物合成，最终影响蛋白尤其是突触相关蛋白的翻译。研究揭示，在阿尔茨海默症的模型小鼠中敲低LoNA可以显著恢复核糖体RNA的水平，同时减轻模型小鼠的学习记忆障碍。（Nature Communications）
