《干旱胁迫下玉米早期发育雄穗的转录谱揭示玉米耐旱相关基因的差异表达》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: zhangyi8606
  • 发布时间:2018-10-15
  • 雄穗是玉米雄性生殖器官,在雄穗发育过程中,其发育受到干旱的不利影响。为了在转录组水平上研究玉米雄穗分化的耐旱机制,利用10个玉米自交系在充分水分(对照)和干旱胁迫条件下的早期发育雄穗的RNA进行了RNA-Seq分析。结果表明,玉米干旱胁迫最活跃的途径与RNA水平的代谢调控有关。在干旱胁迫下,一些编码碳水化合物和脂类代谢的酶的基因显著下调。而干旱胁迫下玉米早期发育雄穗中转录因子及编码分解代谢或降解酶的基因过量表达,其中编码外显子连接复合物涉及RNA转录本和mRNA surveillance的基因转录本受到干旱胁迫的影响显著。此外,与干旱胁迫相关的许多其它基因在胁迫后期表现出转录变化。

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    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:zhangyi8606
    • 发布时间:2018-11-30
    • 非生物胁迫,特别是干旱和盐胁迫,严重影响着玉米的产量,而玉米是世界上重要的粮食作物之一。利用生物技术培育抗逆玉米是维持玉米生产的迫切需要。因此,通过分子育种寻找既能提高耐旱性又能提高耐盐性的新基因具有重要意义。本研究以玉米Cat1基因的ABRE2序列为诱饵,通过酵母单杂交筛选,从授粉后17天的玉米胚cDNA文库中鉴定出玉米ABA(脱落酸)应答元件(ABRE)结合蛋白。该蛋白命名为ABRE结合蛋白2(ABP2),属于bZIP转录因子家族。ABP2在玉米不同发育阶段的不同组织中均可检测到内源表达,可通过干旱、盐、活性氧(ROS)生成剂和ABA处理来诱导。ABP2在转基因拟南芥植株中的组成性表达增强了对干旱和盐胁迫的耐受性,提高了对ABA的敏感性。在探讨ABP2刺激非生物胁迫耐受的机制时,我们发现,在转基因植物中,组成型ABP2的表达降低了ROS水平,增强了应激反应和碳代谢相关基因的表达。简言之,我们鉴定了一种玉米bZIP转录因子,它能增强植物的耐旱性和耐盐性。
  • 《美国研究团队定位玉米跳跃基因》

    • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者:李楠
    • 发布时间:2017-11-28
    • 转座子是能够在一段基因组中移动位置的DNA序列(又叫“跳跃基因”)。跳跃基因于20世纪40年代由诺贝尔奖得主、遗传学家芭芭拉·麦克林托克(Barbara McClintock)发现。在此之前,很多科学家认为跳跃基因在遗传学中几乎没有作用。而包括麦克林托克在内的科学家却认为,一段基因组内的转座子可能在细胞中起重要作用,包括能够调节基因表达。如今,人们已了解到可转移分子存在于大部分有机体中,占到玉米基因组的80%以上,占到人类基因的近50%。转座子能够根据其转移后在基因组中的位置来调节并改变附近的基因表达。然而,因转座子极难排序、组合,其确切位置仍难以确定。 转座子的插入,对基因表达以及作物与周围环境的互动方式都会产生影响。例如,不同转座子的插入会影响作物耐旱性、更改的花期、使作物耐受土壤中铝金属污染,并能改善对热带地区白天时间长的敏感性,从而实现玉米种植向纬度低的温暖地区延伸。虽然,可转移因子的插入已经被证明能改变逆境胁迫下基因的表达,但是这些已知功能的可转移因子仅仅是玉米基因组中成百上千个可转移因子中的一小部分,如果不能识别所有可转移因子,就无法成功解析植物基因组的复杂性。 日前,由来自加利福利亚大学戴维斯分校(University of California, Davis, UC, Davis)和冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory)的研究员组成的国际团队成功定位了玉米的所有跳跃基因,这一成果将最终有利于玉米作物遗传育种和栽培研究。在该项研究中,科学家们使用新测序技术创造了一组新的玉米参考基因组,其中包括了许多复杂的重复区域。研究成果发表在近期出版的《自然》(Nature)杂志。文章中也重点介绍了这项能提供有价值、高质量基因组测序技术。之前的玉米参考基因组没有确认所有重复区域,新的测序技术实现了对所有重复区域进行测序,即使转座子彼此间跳跃时,也能确认玉米中转座子的位置。 这项研究为我们展现了转座子的完整生态,包括它们之间竞争与合作的复杂关系,这促使科学家们开始将基因组作为一个完整的生态系统来探究其丰富的生物多样性。用计算机算法来解析整个基因组中单个可转移因子的位置是该研究的创新之一。 玉米基因组现已完全测序完成,转座子位置也已确定,这使科学家们无需再仅围绕玉米基因组中的个体基因开展研究,而是面向更多新的研究领域:解密所有组成玉米基因组遗传因子的多样性;确定单个转座子的功能。 (编译 李楠)