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《Science | 番茄通过调控HD-Zip蛋白的表达促进闭花授粉结构的形成》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-04-10

  • 2024年4月4日，福建农林大学吴双教授团队在Science期刊发表了题为HD-Zip proteins modify floral structures for self-pollination in tomato的研究论文，在番茄上首次解析植物通过形成特殊表皮毛，改变花的结构，进而改变授粉方式的分子机制。

    该研究首先发现现代栽培番茄的花药边缘形成了一类特殊的表皮毛结构，通过相互铰链，形成一个类似拉链的结构，将相邻的花药紧紧锁住，形成密闭的花药桶结构。通过遗传筛选，研究人员发现，当控制番茄表皮毛的关键调控因子发生负显性突变时，番茄闭花授粉结构被破坏，花药散开的现象。研究人员进一步鉴定到此负显性突变影响的多个关键基因。这些关键基因同属于一类可以激活下游基因表达的HD-Zip IV转录因子。它们不但在番茄花药锁扣表皮毛起始细胞中高表达，并且通过蛋白浓度剂量效应调控锁扣表皮毛的起始和核内复制。有趣的是，这些HD-Zip IV转录因子同时也在花柱的顶部区域高表达，同样通过浓度剂量调控花柱细胞的核内复制，进而促进花柱的极性伸长。

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相关报告

  • 《Science | 线粒体mRNA结构调控基因表达》
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-07-30
    • 2024年7月19日，迈阿密大学Antoni Barrientos、哈佛医学院Silvi Rouskin、迈阿密大学Flavia Fontanesi共同通讯在Science发表题为The human mitochondrial mRNA structurome reveals mechanisms of gene expression的文章，揭示了人类细胞内线粒体信使RNA（mt mRNA）的复杂折叠模式，揭示了线粒体基因表达中一个以前未知的调控层。 该研究采用了一种名为mitoDMS-MaPseq（mitochondrial dimethyl sulfate mutational profiling with sequencing）的新技术。这种方法使研究人员能够绘制完整线粒体内mt mRNA的二级结构，为这些结构如何影响基因表达提供了前所未有的见解。这些发现挑战了关于mt mRNA折叠的传统观点，作者表明这些分子比以前认为的更具活力，对细胞线索的反应也更灵敏。这项研究的一个关键发现是鉴定了mRNA程序性翻译暂停，这一机制似乎对合成具有多个跨膜结构域的疏水蛋白特别重要。这种暂停允许这些蛋白质正确折叠，确保它们能够有效地整合到线粒体膜中。研究人员还发现了程序化核糖体移码，一个在单个双顺反子转录本内协调两个重叠的开放阅读框翻译的过程，的证据。这种机制对于维持ATP合酶复合物中蛋白质亚基的化学计量平衡至关重要。 该研究的结果还强调了LRPPRC的作用，指出LRPPRC是一种对mt mRNA稳定性、多聚腺苷酸化和翻译至关重要的蛋白质。在缺乏LRPPRC的情况下，mt mRNA结构体经历了显著的重塑，这表明该蛋白在维持mt mRNA结构的完整性方面起着关键作用。研究人员推测，LRPPRC可能作为一种保持酶，有助于维持mt mRNA的折叠状态，并促进其高效翻译。作者还揭示了mt mRNA存在于一个动态的替代构象集合中。使用一种名为DREEM（detection of RNA folding ensembles using expectation-maximization）的聚类算法，研究人员能够识别每个转录物采用的共存替代构象，捕捉到结构整合中mt mRNA折叠的动态性质。这一发现强调了在研究线粒体基因表达时考虑可能的RNA结构的全谱的重要性。 总之，此研究为线粒体基因表达的研究开辟了一条新的途径，提供了线粒体mRNA折叠模式的全面图谱，并揭示了线粒体蛋白合成调控的机制。这些发现不仅加深了我们对线粒体生物学的理解，而且为线粒体疾病的治疗干预提供了潜在的靶点。随着我们继续解开线粒体功能的复杂性，这项研究提供的见解无疑将为线粒体遗传学领域的未来发现奠定基础。
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  • 《遗传发育所在番茄避荫反应调控机制研究中获进展》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：zhangyi8606
    • 发布时间：2020-10-13
    • 密植栽培是提高作物单位面积产量的有效途径。但在密植条件下，植株间相互遮荫诱发植物的避荫反应综合征（shade-avoidance syndrome，SAS），如下胚轴和叶柄的伸长、开花时间的提前、分枝的减少等，该适应性反应对作物产量产生负面影响。因此，阐明植物避荫反应的调控机理，对于培育耐荫、耐密植作物新品种具有指导意义。 bHLH类转录因子PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS（PIF）通过调节生长素等植物激素的合成及细胞扩展相关基因的表达，在SAS中发挥关键作用。长期以来，学界对PIF调控SAS的研究多集中在PIF蛋白水平的调控机制上，而对PIF介导SAS响应基因表达的转录调控机理研究尚浅。转录中介体（Mediator）是进化上高度保守的转录共激活复合物，通过连接通用转录机器和基因特异的转录因子，调控基因的转录。 中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李传友研究组长期致力于Mediator在激素信号转导和植物可塑性生长过程中的转录调控机理的研究。研究中，科研人员发现番茄PIF4蛋白通过调控生长素合成和信号转导相关基因的表达，在遮荫诱导的下胚轴伸长中发挥重要作用。在此过程中，Mediator亚基MED25通过与PIF4直接互作，将RNA聚合酶II招募到PIF4靶标启动子区，激活下游基因表达。因此，MED25作为沟通PIF4和RNA聚合酶II通用转录机器之间相互交流的桥梁，调节遮荫诱导的下胚轴伸长。 该研究揭示番茄Mediator亚基MED25与PIF4互作调控避荫反应的转录调控机理，为人们深入认识植物的避荫反应机制，培育耐荫、耐密植作物新品种提供理论基础。相关研究成果在线发表在Plant Physiology上。李传友研究组博士研究生孙文静和韩鸿宇为论文的共同第一作者，副研究员翟庆哲为论文通讯作者，李传友为论文资深作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院青年创新促进会等的资助。
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