生物技术前沿一周纵览（2020年2月14日）
T-DNA插入引起的甲基化抑制了CBF3的表达
栽培温度可以影响农作物及园艺植物的产量和品质，低温胁迫对植物的生长发育和繁殖的影响尤为突出。近日，科学家研究发现ICE1突变体ice1-1中DREB1A/CBF3表达的抑制是由DNA甲基化引起的。在该研究中，研究人员通过遗传实验意外地发现在ice1-1中DREB1A的表达抑制是独立于ICE1(R236H)突变的。通过基因组序列分析，发现ice1-1突变体中1号染色体中的T-DNA插入是导致DREB1A表达抑制的主要原因，进一步研究发现产生抑制的原因是由于DNA甲基化介导的基因沉默导致的，而并非遗传调控的作用。ice1-1中与DREB1A表达抑制相关联的位点会导致DREB1A启动子区通过Pol VI依赖型的方式产生sRNA，进而通过RNA介导的DNA甲基化(RdDM) 途径产生甲基化，从而最终导致DREB1A的表达被抑制。总之，该研究证明了拟南芥ice1-1突变体中DREB1A/CBF3的表达抑制并非通过遗传调控的方式产生，并通过基因组分析发现ice1-1中对DREB1A/CBF3的表达抑制相关联的位点，该位点通过DNA甲基化的方式对DREB1A/CBF3的表达产生抑制。（The Plant Cell）
揭示蓝藻光合作用光系统I捕获光能和电子传递的结构基础
光合蓝藻是海洋区域主要的有机物初级生产者，并具有光合效率高、生长速度快和易于进行基因改造等优点，是一种理想的基因工程宿主菌，也是光合作用研究的模式生物。最新研究报道了该合作团队在蓝藻光合作用光系统I捕获光能和电子传递的结构基础研究中取得的最新进展。该研究报道了蓝藻Synechococcus sp. PCC 7942来源的PSI-IsiA和PSI-IsiA-Fld两种超级复合物的单颗粒冷冻电镜结构，分辨率分别为2.9埃和3.3埃。PSI-IsiA结构揭示了蓝藻PSI三聚体核心与18个IsiA天线蛋白之间精确的装配原理和复杂的能量传递途径，并发现了新的色素结合位点及其相关的新能量通路。PSI-IsiA-Fld结构展示了Fld蛋白与PSI结合的具体位置及相互作用细节，揭示了在缺铁胁迫状态下PSI维持其有效电子传递的结构基础。在研究过程中，由于Fld电子受体结合的灵活性，研究人员通过外源添加和交联的方式固定了电子受体，从而成功获得了稳定的PSI-IsiA-Fld复合物。该项研究结果有助于人们理解蓝藻发挥光合作用及其动态调控的分子机理，并且为在结构基础上开展蓝藻基因工程改造提供了依据。（Nature Plants）
TCP转录因子调控生菜叶缘形态与抽臺时间
生菜根据叶缘形状不同，分为常见的Empire（锯齿形叶）和Salinas（波浪形叶）两种类型。高温胁迫下，锯齿叶缘更易出现干烧心病变，且表现出晚抽薹表型，这些性状均为生菜等冷季蔬菜育种中的重要选择指标。近日，科学家通过遗传图谱的绘制和转录组分析，得到了同时控制叶缘形状和抽薹时间这两个关键性状的候选基因，而后结合分子生物学及细胞学实验，参考拟南芥中相关机制，对其可能在生菜的叶缘形状和抽薹时间产生的多效性作用进行了阐述，为在高温环境下提高生菜产量提供了重要的分子生物学基础。该研究以Empire（锯齿形）和Salinas（波浪形）两种类型为亲本，得到F2群体，遗传分析表明波浪形叶型受一单显性基因控制，且开花时间与叶型存在明显共分离现象。通过ddRAD-seq对F2群体进行遗传图谱的构建，并将叶型和抽薹时间这两个性状定位在LG5的同一个区域。（Horticulture Research）
独脚金内酯生物合成中的一个新酶
独脚金内酯 (SLs) 是近年来植物激素研究的热点之一，在植物分枝和生长发育中具有重要作用。近日，科学家研究鉴定了一种新的催化CLA转化为经典SL的细胞色素P450单加氧酶。该研究首先对豇豆VuMAX1的功能进行了表征，结果表明存在CYP711A之外的其他CYP负责将CLA转化为邻苯二酚。该研究进一步通过在缺Pi营养液（缺Pi导致根分泌物中SL水平升高）中添加rac-GR24（合成的SL），发现SL水平增加（与预期的反馈调节相反），表明SL生物合成基因的上调。进一步研究表明VuCYP722C和VuCYP728B基因与SL生物合成基因共表达，这两个基因参与豇豆的SL生物合成。此外，该研究克隆了VuCYP722C和VuCYP728B并在昆虫细胞表达系统中进行了异源表达，发现重组VuCYP728B与rac -CLA 孵育未产生邻苯二酚，但是VuCYP722C可以。以上综合表明VuCYP722C是催化CL转化的潜在基因。除外，该研究还表明CYP722C通过催化BC环闭合反应从CLA合成邻苯二酚。 总之，该研究鉴定了一种新的邻苯二酚合酶CYP722C，该研究还表明对不同植物中CYP722家族酶的功能分析对阐明典型SL的生物合成机制具有至关重要的意义。（Science Advances）
揭示油菜素内脂调控气孔运动新机制
油菜素内酯是一种重要的植物激素，在植物生长发育和逆境胁迫响应中具有重要的功能。近日，科学家研究发现植物甾醇类激素油菜素内脂（BR）和过氧化氢（H2O2）相互依赖促进保卫细胞中的淀粉降解，进而促进气孔开放的分子机制。该研究发现，野生型植物气孔中的淀粉在植物见光后迅速降解，而在BR缺失和不敏感突变体的气孔中淀粉大量富集，并且见光后不能降解，使得气孔不能正常开放。该课题组前期的工作发现，H2O2通过氧化修饰BR信号转导中关键转录因子BZR1 (BRASSINAZOLE-RESISTANT 1) 参与和促进BR的信号转导过程。在这项研究中，研究人员进一步证实BR和H2O2彼此依赖，促进BZR1和一个bZIP类的转录因子GBF2 (G-BOX BINDING FACTOR2) 相互作用，提高BZR1的转录活性，诱导气孔中淀粉β降解酶（β-AMYLASE1, BAM1）基因的表达，使得淀粉快速降解，进而促进气孔开放。因此，该研究工作揭示了BR和H2O2在气孔淀粉代谢和气孔开放中的重要作用，并为淀粉-糖假说提供了有力的实验支持。（The Plant Cell）
揭示ABA信号转导新机制
光不但为植物提供光合作用所需的能量，还调节植物生命周期的多个过程。先前的研究表明，PIFs能够和光受体 (包括光敏色素phytochrome和隐花色素cryptochrome) 相互作用，介导植物对光信号的响应，而最新研究发现PIFs能够与ABA受体PYL8和PYL9直接相互作用。进一步研究表明，PYL8/PYL9与PIFs的互作不受ABA调控，但是PYL8/PYL9促进PIF4/PIF5蛋白在黑暗下的积累。同时，该研究还表明PYL8/PYL9作为ABA信号途径中的抑制性蛋白，也能抑制其它蛋白 (如转录因子)的活性，换句话说PIFs对ABI5的转录激活受到ABA受体PYL8/PYL9的严格调控。总之，该研究证明了植物中存在黑暗下特异的ABA信号调控组分和途径，有助于进一步理解植物如何根据环境的光信号调整其内源的ABA信号途径，从而在自然界获得更好的生存能力。此外，该研究还为PIFs这类重要转录因子在植物中参与的信号途径及调控机制提供了新的见解。（Molecular Plant）
揭心里美萝卜花青苷合成的机制
心里美萝卜是我国特有的栽培类型，味甘质脆，肉色血红，富含对人体有益的花青苷。近日，科学家研究揭示了RsMYB1基因启动子甲基化调控心里美萝卜花青苷合成的新机制。研究人员利用QTL-seq结合转录组分析获得控制心里美萝卜花青苷积累的关键基因RsMYB1。该研究发现RsMYB1启动子区域的CACTA转座子插入在心里美萝卜肉色形成中发挥重要作用，同时高度甲基化的转座子扩散到RsMYB1启动子区域，使该基因的表达受到抑制，阻断花青苷的合成，形成白肉突变体。该研究初步揭示了心里美萝卜肉质根花青苷积累和白肉突变体出现的分子机制，为选育100%血红瓤率的心里美萝卜奠定了基础。（Journal of Experimental Botany）
