生物技术前沿一周纵览（2020年12月5日)
揭示去乙酰化酶复合体抑制光形态建成的分子机制
在光形态建成中会发生转录的重编程，同时伴随着染色质的动态变化和组蛋白修饰的动态分布。近日，科学家研究揭示了去乙酰化酶复合体SNL-HDA1拮抗HY5活性抑制光形态建成的调控机制。该研究通过IP-MS技术鉴定到一个去乙酰化酶复合体（SNL-HDA19），其成员包括HDA19、SNL1~6和MSI1，它们都是光信号通路的负调节因子。该研究表明，去乙酰化酶复合体SNL-HDA1是光照条件下PHYA基因的组蛋白去乙酰化和染色质失活所必需的。该研究发现了，SNL-HDA19去乙酰化酶复合物在光信号转导中发挥重要作用，特定光响应基因的组蛋白去乙酰化依赖SNL-HDA19复合物，导致其染色质处于“关闭”状态，同时也会抑制其互作蛋白HY5和其它未鉴定转录因子与靶基因位点的结合，SNL-HDA1和转录因子HY5之间的相互作用调节了植物对不断变化光环境的适应性。（New Phytologist）
揭示大豆结瘤“氮阻遏”的新机制
大豆与根瘤菌互作，结成根瘤来固定大豆中的氮气，但是氮肥过量施用，会造成土壤氮素含量过高，抑制大豆天然的固氮结瘤能力，这个现象被称为“氮阻遏”效应。近日，科学家研究阐述了miR169c-NFYA-C-ENOD40模块协同调控大豆结瘤“氮阻遏”的分子机制。该研究首先通过RNA-Seq技术获得响应氮信号，调控大豆结瘤的关键转录因子GmNFYA-C。研究表明，GmNFYA-C正调控大豆的结瘤，且GmNFYA-C的表达既受共生信号诱导，同时也受miR169c介导的硝酸盐信号的负调控。而miR169c的表达只受硝酸盐调控，不受共生信号影响。低氮且侵染根瘤菌的条件下，miR169c的表达被显著抑制， GmNFYA-C的表达被诱导；GmNFYA-C通过结合结瘤Marker基因GmENOD40的启动子，诱导GmENOD40的表达，从而促进大豆结瘤。而在高氮的条件下，miR169c被大量诱导表达，抑制了靶标基因GmNFYA-C的表达，进而抑制 GmENOD40和下游共生信号，抑制根瘤菌的侵染和根瘤形成，造成“氮阻遏”效应。该研究还发现过表达GmNFYA-C能够在一定程度上缓解大豆的“氮阻遏”效应， 为增强大豆生物固氮能力的分子育种提供了新的候选基因。（New Phytologist）
揭示水稻抽穗期调控新机制
抽穗期是作物重要的农艺性状之一，它决定着作物的季节与区域适应性以及产量。适宜的抽穗期是水稻稳产高产的保障。近日，研究人员在抽穗期调控方面取得新进展。该研究鉴定了一个新的水稻抽穗期微效调控因子Delayed Heading Date 4（DHD4），DHD4编码一个定位于细胞核的CONSTANS-like转录因子。该研究揭示了水稻抽穗期调控的新机制，对指导水稻抽穗期精细调控的分子育种和生产实践具有重要意义。该研究通过筛选过表达转录因子库，鉴定到一个抑制开花的转录因子DHD4。研究表明，DHD4作用于OsMAD14和OsMADS15的上游调节水稻抽穗期。该研究揭示了水稻抽穗期调控的新机制，对指导水稻抽穗期精细调控的分子育种和生产实践具有重要意义。（Molecular Plant）
拟南芥DNA聚合酶ε参与异染色质形成的机制
DNA的复制由复制体（replisome）来完成，需要三种DNA聚合酶，但关于复制体缺陷影响异染色质表观修饰的建成及TE沉默的具体机制目前还不清楚。近日，科学家研究发现拟南芥DNA聚合酶Pol ε对于维持异染色质的功能和结构具有重要意义，并揭示了DNA复制与DNA CHG甲基化间的关联。该研究通过遗传筛选和等位突变，发现DNA聚合酶Pol ε 催化亚基的突变体pol2a-8、pol2a-10、pol2a-12中外源转基因GUS及内源的重复序列TSI 等的转录沉默被解除，研究结果表明POL2A对于维持异染色质TE沉默以及异染色质的正常形态结构具有重要作用。研究还发现在其他DNA复制相关突变体包括atxr5/6、rpa2a、pold2、mail1以及用DNA复制压试剂羟基脲处理后，均会导致异染色质TE沉默的解除和CHG甲基化的增加，而且这种异染色质功能的改变与DNA损伤不相关但依赖于DNA复制胁迫的产生。综上，该研究证明了DNA聚合酶POLε通过促进染色中心的形成和TE的沉默在保持异染色质正常结构和功能上的重要作用，同时也揭示了恰当的DNA复制对于维持正常的DNA甲基化修饰是必不可少的。（Genome Biology）
揭示小G蛋白ROP介导细胞极化的正反馈调控网络
真核细胞多数具有极性，而顶端生长（tip growth）是一种特殊的极化生长，小G蛋白ROP是植物中唯一一类Rho蛋白。近日，科学家研究揭示了小G蛋白ROP介导细胞极化的正反馈调控网络。前期研究发现拟南芥AGC1.5亚家族激酶能够磷酸化ROP的活化蛋白RopGEF，通过对RopGEF特定位点的磷酸化，调控其极性定位，以及花粉管的顶端生长，推测AGC1.5激酶可能参与ROP信号的正反馈调控。研究人员发现ROP的两个效应蛋白ICR2/RIP3及MIDD1/RIP4，且均带有两个coiled-coil结构域。研究人员证明AGC1.5激酶与ICR2/MIDD1以及ROP三者形成复合体，且三者结合形式依赖于GTP结合形式的ROP以及具有激酶活性的AGC1.5。进一步研究表明ICR2及MIDD1作为ROP的效应蛋白，不仅将AGC激酶招募到质膜上活性ROP的区域，还促进AGC对于RopGEF的磷酸化，维持根毛生长过程中ROP信号的极性动态分布。本研究所揭示的ROP信号正反馈调控环可能在植物演化过程中被重复使用，研究结果对于深入理解植物其它细胞的极化过程有重要的参考价值。（Molecular Plant）
揭示植物苯丙氨酸途径肉桂酸酰胺合成分泌调控新机制
植物苯丙烷类代谢途径衍生的次生代谢物质（比如荞麦的芦丁和槲皮素等）在植物适应环境的过程中扮演着非常重要角色，它们参与调控植物的品质、生长发育、生物和非生物胁迫等各种生理生化过程。近日，科学家研究揭示了受茉莉酸（JA）诱导的转录因子RRTF1调控HCAAs合成后分泌的新机制。该研究通过酵母单杂交和EMSA等方法鉴定到RRTF1转录因子可以直接正调控HCAAs分泌转运蛋白DTX18基因的表达，植物体内外功能分析发现RRTF1转录因子可以促使HCAAs从植物体内分泌到体外。进一步通过酵母双杂交和pull-down发现，RRTF1转录因子可以与CUL3-based E3识别底物衔接蛋白BPM1和BPM3互作，这种互作可以促使RRTF1蛋白通过26S蛋白酶体降解，但是JA可以抑制RRTF1的降解，因此JA可以通过稳定RRTF1蛋白水平来诱导HCAAs从植物体内分泌到体外，进而对荞麦立枯核丝菌和灰霉菌产生抗性。该项研究为揭示植物苯丙氨酸代谢其它分支（如荞麦芦丁途径等）合成调控研究提供了参考。（Plant Physiology）
揭示钙通道蛋白调控水稻对低温响应的分子机制
低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。水稻起源于热带、亚热带，对低温胁迫更加敏感。近日，科学家系统阐释了钙通道蛋白OsCNGC9调控水稻对低温响应和耐受的分子机制。OsCNGC9是一个环核苷酸门控离子通道蛋白。前期研究发现，OsCNGC9可以通过与类受体激酶OsRLCK185互作正向调控水稻苗期稻瘟病抗性。近期研究表明，OsCNGC9作为一个钙离子通道蛋白，积极调控低温胁迫诱导的胞外钙离子内流、胞内钙离子浓度上升和低温胁迫相关的基因表达。进一步研究发现，一个水稻低温信号转导途径中的关键蛋白激酶OsSAPK8可以与OsCNGC9互作，通过将OsCNGC9磷酸化从而改变它的通道活性。转基因实验证实，OsCNGC9或OsSAPK8基因过表达均可以显著提高水稻对低温胁迫的抗性，初步展现了OsCNGC9为中心的信号模块在水稻抗逆遗传改良中的潜在应用价值。该研究建立了一条从低温信号感知到钙离子通道激活的低温信号转导途径，填补了植物低温信号转导途径中缺失的重要一环，为利用OsCNGC9进行水稻抗逆遗传改良提供了理论依据。（Molecular Plant）
