生物技术前沿一周纵览

水稻硒转运的有效途径

硒是人体必需的微量营养元素，目前全世界大约有10亿人口硒摄入量不足。NRT1.1B是水稻肽转运蛋白家族成员 （rice peptide transporter, PTR)，对水稻硝酸盐的吸收和转运起着重要作用 。研究人员发现，NRT1.1B对硒代蛋氨酸（selenomethinone, SeMet) 也具有吸收和转运功能。nrt1.1b突变体中，根对SeMet的吸收以及地上部SeMet的积累明显受到抑制。同时，在水稻中过量表达NRT1.1B可显著提高根中SeMet向地上部转运，提高了水稻籽粒硒含量。（Plant Biotechnology Journal）

POLAR蛋白介导的信号复合体驱动细胞不对称分裂

拟南芥的气孔细胞系是由拟分生母细胞（MMC）不对称分裂形成的。研究人员提出模型，BASL、POLAR、BIN2和其他ATSK的积累与复合体形成及定位调控了气孔细胞系中的细胞发育命运。拟分生组织细胞中，POLAR高表达， 而BIN2不表达。而在拟分生组织细胞成熟过程中，BIN2的表达启动了BASL的极化。在皮层细胞BASL极化位点上BIN2和POLAR的积累导致MAPK信号通路降低，从而解除了在细胞核内BIN2对SPCH的抑制作用。然后，SPCH开始积累，使POLAR和BASL开始转录，细胞进入不对称分裂状态。因为POLAR在SLGC中继续表达，BIN2-POLAR-BASL极化组件在另一端重新建立，使细胞不对称分裂间隔开。SLGC中POLAR表达水平降低导致BIN2在细胞核内的积累，解除了对MAPK信号通路的抑制作用，导致了SPCH的降解，从而使扁平细胞分化。（Nature）

玉米自噬对蛋白组和脂质代谢的影响

控制细胞内部成分的再循环对维持细胞稳态、适当处理不需要的组分以及营养元素的再利用十分重要。研究发现，当自噬组分 ATG12 缺失时，在富氮和缺氮条件下 atg12 植株的代谢库均发生显著变化，尤其影响脂质周转和次级代谢。atg12 植株中完整的磷脂水平下降，但是脂肪分解产物（部分分解的脂质，氧化脂，脂肪酸和二羧酸脂肪酸）出现超积累，表明脂质分解中涉及的膜更新的初始阶段不需要自噬，但自噬对其产物回收至关重要。该研究还发现，野生型和 atg12 植株之间脂质组成的差异在缺氮条件下变小，表明 atg12 可以通过替代呼吸途径清除这些化合物以帮助维持能量平衡。研究还通过比较在富氮和缺氮条件下叶片的转录组和蛋白质组谱，鉴定了特异性细胞器、蛋白质复合物和靶向自噬清除的单个蛋白质，表明自噬实质上改变了玉米的蛋白质组成，并为植物生长提供养分，是维持细胞稳态的重要一环。研究表明，自噬对玉米蛋白质组谱和代谢物质的改变及其对改善作物养分利用的重要性，并描述了一种研究自噬作用的多组学方法。（ Nature Plants）

植物miRNA功能研究方面取得新进展

不同于动物减数分裂的产物即为生殖细胞，植物生殖细胞的发育在减数分裂完成之后仍需要经历多次有丝分裂才产生配子（植物的生殖细胞）。研究人员通过构建胚乳特异的不能被 miR159 切割的 MYB33 的过表达转基因植物，并系统分析该转基因植物在胚乳核分裂过程中的表型发现，胚乳特异性的 MYB33 的滞留确实导致受精后的中央细胞不能起始核分裂过程，这一结果完全能够重现父本特异性缺失的 miR159 的情况。同时，课题组也进一步通过5’RACE实验证明受精后中央细胞中 MYB33 和 MYB65 的表达清除完全是由父本来源的 miR159 介导的。研究首次明确了精细胞携带除遗传信息以外的 miRNA 小分子如何通过清除母本传递的路障，从而确保受精后的合子第一次的分裂事件的发生。（Nature Communications ）

番茄光信号途径转录因子PIF3参与维生素E合成的机制

番茄是重要的园艺作物，同时也是研究果实发育和成熟的模式植物。研究人员通过分析光信号相关突变体，发现持续光照可促进番茄果实成熟过程中 VE 含量增加，phy 突变体则没有这种现象，说明光诱导的 VE 积累依赖于受体 PHY。基因表达分析显示 ，VE 合成相关基因表达在黑暗条件下调，暗示光依赖的 VE 积累可能通过转录调控进行。PIF 是 PHY 下游的关键转录因子，研究人员通过烟草转录激活实验证明，多个 PIF 蛋白可结合在 SlGGDR 基因的启动子区域。 CHIP 实验证明，暗处理下 SIPIF3 可特异与 SlGGDR 基因启动子的 PBE 基序，光照下结合消失，且过表达 SIPIF3 可抑制 SIGGDR 的表达。结果证明，转录因子 SIPIF3 介导了光依赖的 SIGGDR 基因的转录调控。综上所述，本研究发现在黑暗情况下，SIPIF3 可作用在 SIGGDR 基因的启动子上，抑制其基因表达。光照条件下，PHY 入核降解 SIPIF3，阻碍其与 SIGGDR 启动子的相互作用，中断转录抑制并高效合成 VE 前体。（Plant）

研究组揭示玉米响应低磷的机制

土壤无机磷（Pi）缺乏是限制作物产量和质量的主要因素。研究发现，在缺 Pi 条件下，玉米叶片和根中的核酸、有机酸和糖的浓度显著增加，并且在耐低 Pi 品种的玉米根系中含量更高，反映了这些物质在缺Pi条件下维持代谢的补偿机制。该研究还发现，在缺 Pi 条件下几乎所有的磷酸化代谢物水平的显着降低。其中，磷酸化核酸化合物（例如GMP，cGMP和cAMP）的浓度大大降低，而其他核酸化合物浓度显著增加。低 Pi 也会诱导植物免疫相关的次级代谢物的变化，该研究鉴定了包括类黄酮、黄酮苷、多酚、萜烯和苯并恶嗪类在内的42种次级代谢产物，其中苯并恶嗪类化合物（DIBOA和DIMBOA）以及类黄酮（槲皮素和山奈酚）对低 Pi 的响应最显著。（Plant Journal ）

植物记忆冬天的春化开花机制综述

冬性及二年生植物开花必需越冬，植物这一性状决定了其生长的维度及其季节温度变化。研究人员基于团队的研究工作，重点讨论了关键蛋白的磷酸化修饰和O-GlcNAc修饰互作以及VRN1的表观修饰参与春化感知记忆的分子机制，同时探讨了多个物种中春化的起源进化模式。本文还概述了当前拟南芥以及温带禾本科植物（小麦、大麦以及短柄草）中春化的分子遗传调控网络、表观修饰遗传与核心蛋白修饰介导的春化作用记忆机制。该综述囊括了最新的植物春化作用调控和感知机制，并提出了未来对春化的深入研究方向以及在分子育种设计应用中的展望。（Nature Plants）