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生物技术前沿一周纵览(2017年7月28日)

光调控植物发育的新机制:SCFEBF1/2泛素连接酶促进PIF3降解

光不仅为植物提供能量,还作为核心环境信号调控植物各阶段的生长发育。研究团队鉴定到一组新的E3泛素连接酶SCFEBF1/2,它能够促进光形态建成抑制因子PIF3的泛素化降解,从而正调控光形态建成。在暗中生长的植物见光后,光激活的光敏色素诱导PIF3磷酸化,进而被SCFEBF1/2识别并泛素化降解。此前已知SCFEBF1/2通过降解乙烯信号核心转录因子EIN3来抑制乙烯信号,促进光形态建成;本研究进一步证明SCFEBF1/2也靶向PIF3,表明它是整合光与乙烯信号、促进光形态建成的核心E3泛素连接酶。该成果发表于《Current Biology》。

茉莉酸调控植物免疫转录重编程的机制

茉莉酸是一种来源于不饱和脂肪酸的植物免疫激素,其合成途径和化学结构与动物免疫激素前列腺素高度相似。研究发现,茉莉酸信号通路的核心转录因子MYC2通过正向调控机械损伤相关基因和病程相关基因,实现植物对病虫侵害的有效防御。利用ChIP-Seq和RNA-Seq技术,在番茄全基因组范围内鉴定了MYC2直接结合的靶标基因,其中富含转录因子基因,表明MYC2是茉莉酸信号通路中的高层级转录调控元件。进一步研究表明,MYC2与其直接结合的次级转录因子形成一系列转录级联调控模块,在免疫转录重编程的激活和级联放大中起关键作用。该成果发表于《The Plant Cell》。

菟丝子在不同寄主间传递系统性抗虫信号

寄生是一种常见的生物互作关系。菟丝子常同时寄生在多个邻近寄主上,形成微群落。研究人员发现,在这种微群落中,菟丝子能在不同寄主植物间传递具有生态学效应的抗虫系统性信号。当一株寄主植物被昆虫取食后,被取食叶片产生系统性抗虫信号,这些信号不仅运输到被处理植物的其他部分,还能通过菟丝子传递到微群落中的其他寄主植物,诱导转录组和代谢物响应,提高抗虫性。该信号在不同物种间保守,甚至可在不同科寄主间传递,且茉莉酸在此过程中扮演重要角色。信号传播速度约1厘米/分钟,可远距离传递超过100厘米。该成果发表于《PNAS》。

植物叶片温度研究新进展:干热河谷植物降温策略

随着全球变暖,植物热适应成为研究热点。研究人员以20种元江干热河谷冠层优势植物和18种热带雨林冠层优势植物为对象,利用红外热像仪研究叶片温度,并开发了“三温法”原位测量和分离叶片物理温度效应和蒸腾温度效应。研究发现,相同环境下,干热河谷植物叶片温度普遍低于热带雨林植物;干热河谷植物叶片较小、反射率高、吸收率小,物理降温效果更优。水分缺乏时,物理降温缓解高温胁迫;同时,干热河谷植物蒸腾速率更高,蒸腾降温效果更好,叶片解剖结构上表现出更大的叶脉密度和气孔面积指数。即使在雨季,干热河谷温度可能超过40°C,高效的蒸腾降温保证了光合作用顺利进行,使植物以更高光合速率合成干物质,弥补生长季较短的不足。该成果发表于《Functional Ecology》。

平衡施肥均质化稻田土壤微生物群落结构

施肥是保障作物产量和土壤地力的关键。研究人员研究了不施肥(Control)、平衡施用化肥(NPK)和秸秆还田(OM)三种施肥方式对我国亚热带6个水稻土细菌群落空间分异格局的影响。距离衰减模型显示,水稻土微生物群落的空间分异受历史因素(如地域隔离)控制;但相比Control处理,NPK和OM处理降低了群落结构的空间周转速率,即增加了区域微生物群落结构的相似性。人类当代活动干预降低了历史因素对农田土壤微生物群落空间分异的影响,增加了群落结构的稳定性。该成果发表于《Soil Biology & Biochemistry》。

(责任编辑:泉水)