《农学院吴殿星、舒小丽教授教授课题组与中国科学院合作在PNAS发布水稻抗性淀粉形成机制研究新进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2023-05-24
  •     中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士课题组与浙江大学原子核农业科学研究所吴殿星、舒小丽教授课题组合作,续2016年PNAS发文(Critical roles of soluble starch synthase SSIIIa and granule-bound starch synthase Waxy in synthesizing resistant starch in rice)后,在水稻抗性淀粉形成机制方面又取得新进展。

        以诱发创制米饭中RS含量高达10.8%的突变体rs4为材料,遗传研究表明,功能丧失的SSIIIb和SSIIIa以及背景中的强Wx等位基因共同促成了rs4突变体的高RS表型。ssIIIa和ssIIIa-ssIIIb突变体中RS含量的增加与直链淀粉和脂质含量的增加有关。SSIIIb和SSIIIa蛋白在功能上是多余的,而SSIIIb主要在叶中起作用,SSIIIa主要在胚乳中起作用,因为它们具有不同的组织特异性表达模式。另外,研究也发现SSIII在不同的谷物中经历了重复,其中一个SSIII旁系同源物主要在叶中表达,另一个在胚乳中表达。SSII但不是SSIV显示出与SSIII类似的进化模式。与测试双子叶植物中的低淀粉含量和高RS水平相比,胚乳表达的SSIII和SSII的拷贝与测试谷物种子中的高总淀粉含量和低RS水平相关。这些结果为高RS水稻育种提供了重要的遗传资源,这些基因的进化特征可能有助于在不同谷物中产生高RS品种。

        上述研究成果于北京时间5月2日在线发表于美国科学院院刊(PNAS)(10.1073/pnas.2220622120),李家洋、吴殿星和余泓为共同通讯作者。该研究得到了”十四五“重点研发项目和浙江省尖兵计划的资助。

    论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2220622120

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2023-5/20230524070118970.htm
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  • 《中国科学院海洋研究所在非地幔柱成因的海山形成机制研究中获新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2024-10-28
    • 近日,中国科学院海洋研究所大洋岩石圈与地幔动力学课题组郭鹏远副研究员及其合作者在海山的成因方面取得创新性认识,提出并验证了“不均一地幔在快速扩张的大洋岩石圈下脊向流动会产生海山/海山链”的重要科学假说,为理解全球海山的成因提供了全新视角。相关成果发表于地质学期刊GEOLOGY。 上世纪六、七十年代提出的地幔柱假说(Wilson, 1963; Morgan, 1971)可以很好地解释年龄渐变的海山链(夏威夷-皇帝岛链)以及体积较大的海底高原(Ontong Java高原)的成因。然而,沉寂在大洋之下的数以万计的海山大多没有此类特征,它们既没有年龄渐变的现象,体积也很小。因此,“非地幔柱成因的海山是如何形成的”这一重要科学问题一直悬而未决。 Hillier等人(2007)发现全球99%以上的海山形成于在正在生长的大洋岩石圈上,由此猜想这些小海山的形成可能与岩石圈的结构有关。因为大洋岩石圈在快速扩张时,近脊区域下会产生一个“大斜坡”,沿着“大斜坡”脊向流动的地幔物质容易发生减压熔融从而形成区域广阔的海山/海山链;相反,大洋岩石圈在慢速扩张时,近脊区域没有产生“大斜坡”,不利于发生减压熔融也不会形成区域广阔的海山/海山链。基于此,郭鹏远等提出了“不均一地幔在快速扩张的大洋岩石圈下脊向流动会产生海山/海山链”的科学假说。 为了验证这一科学假说,团队首先对南太平洋(快速扩张板块)的Pukapuka海山链海山玄武岩进行了系统的地球化学研究。数据表明Pukapuka海山的地幔源区非常不均一,这些海山的时空分布和系统性成分变化一致说明,它们的地幔源区发生了自西向东(向洋脊的方向)的流动,推测该不均一地幔最终会流到洋脊之下进而影响洋脊玄武岩的成分。为了证实这一推测,科研人员进一步对与Pukapuka海山链相交的东太平洋13-23°S洋中脊段玄武岩进行了地球化学分析研究。结果显示,交汇区的洋脊玄武岩确实有显著的地球化学异常,充分验证了提出的这一科学假说。 “不均一地幔脊向流动产生海山/海山链”假说描述了,当不均一地幔在快速扩张的大洋岩石圈之下流动时,由于洋脊的吸引作用会使其沿着大洋岩石圈底部的“大斜坡”向洋脊方向流动,从而导致不均一地幔持续减压熔融。随着不均一地幔的脊向流动,源区地幔中易熔富集组分逐渐被熔融、抽离,最终产生的岩浆喷发至海底所形成的海山就具有年龄和成分渐变的特征。 该论文第一作者和通讯作者为中国科学院海洋研究所郭鹏远副研究员。合作者包括自然资源部第一海洋研究所沈芳宇博士、中国海洋大学李东永博士、自然资源部第二海洋研究所赵阳慧博士、中国科学院海洋研究所工程师王晓红和段梦、崂山实验室国坤博士和牛耀龄研究员、夏威夷大学John Sinton教授。本研究得到了国家自然科学基金和山东省科技厅项目资助。 相关论文:Pengyuan Guo*, Fangyu Shen, Dongyong Li, Yanghui Zhao, Lipeng Zhang, Xiaohong Wang, Meng Duan, Kun Guo, John Sinton, Yaoling Niu. Ridgeward flow of compositionally heterogeneous mantle produces near-ridge seamount chains in the South Pacific. Geology 2024; doi: https://doi.org/10.1130/G52299.1
  • 《中国科学院微生物所张莉莉和方荣祥课题组在水稻条纹病毒卵传机制上取得新进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-03-07
    • 植物病毒在传播过程中大多数需要借助昆虫介体。此前对植物病毒的研究更多关注植物病毒在植物中的侵染与复制,而对其在介体昆虫中的生活过程缺乏了解,因此研究人员缺乏对植物病毒完整生活史的认识。水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)导致的水稻条纹叶枯病严重影响水稻的产量和品质。传播RSV的昆虫主要是灰飞虱(Laodelphax striatellus)。灰飞虱以持久增殖型的方式在水稻植株之间传播RSV,并通过卵将病毒垂直传播给后代,卵传产生天然带毒的昆虫,增加了该病害的防治难度。 病毒在昆虫体内传播过程中,需要穿越多个昆虫的生物屏障,包括水平传播屏障(肠屏障,唾液腺屏障)和垂直传播屏障(卵屏障)。病毒能借助自身蛋白与昆虫的多种蛋白的相互作用来突破不同类型的生物屏障。以RSV和灰飞虱为研究模式,方荣祥和张莉莉研究团队对灰飞虱卵传RSV的分子机制进行了深入的研究。在前期工作中,方荣祥院士团队发现在雌性成虫卵巢发育中,卵黄蛋白原(Vitellogenin, Vg)在通过受体介导的内吞作用进行入卵运输时,能携带与之结合的RSV,将其从血淋巴运输到卵巢内,从而协助了RSV穿越卵巢屏障,实现跨代传播。 基于前期工作,张莉莉课题组和方荣祥院士课题组合作,继续探寻RSV在入卵前与Vg的互作机理。研究发现:与传统认为昆虫的Vg由脂肪体细胞合成并在卵巢中加工的观点不同,灰飞虱脂肪体合成的Vg在脂肪体中即被初步加工且不与RSV发生互作,而灰飞虱雌虫血细胞可产生丰富的Vg并最终介导RSV的卵传。通过对Vg一级结构中蛋白酶识别位点的分析,证明Vg在加工成为成熟的卵黄蛋白的过程中,会在两个酶切位点发生切割,产生三个Vg亚基。应用亚基特异性抗体对脂肪体和血细胞中Vg的剪切形式进行测定,发现在Vg运输至卵巢之前发生单位点酶切,并且在脂肪体和血细胞中以不同的分子形式存在。血细胞中的Vg经剪切产生N端小和C端大亚基并形成复合体,而脂肪体中的Vg则仅保留了N端的小亚基,其C端大亚基在产生后被快速消耗。由于和RSV互作的Vg结构域位于大亚基内,因此脂肪体合成的Vg小亚基不与RSV发生互作。此外,研究还发现了Vg除介导RSV卵传以外的功能。血细胞是昆虫免疫系统的重要组成部分,Vg这种雌性特异性蛋白在灰飞虱幼虫和雄虫血细胞(不是脂肪体)中均可稳定表达。在非雌性昆虫体内,Vg以未切割的全长蛋白形式存在。通过对幼虫Vg的功能分析,证明灰飞虱Vg在血淋巴中保护RSV免受免疫系统攻击,提高了病毒存活能力,并间接帮助病毒的水平传播。该项研究通过对灰飞虱Vg的组织特异性剪切过程的深入剖析,首次阐明病毒利用媒介昆虫不同组织、不同切割方式的Vg实现自身存活及传播的分子机制,并探索了Vg作为非雌性特异性蛋白的分子生物学功能。 相关研究成果已于3月7号在线发表在PLoS Pathogens杂志上,论文题目为:Insect tissue-specific vitellogenin facilitates transmission of plant virus。张莉莉组的助理研究员霍岩和方荣祥课题组的博士研究生于原玲为文章的共同第一作者,张莉莉副研究员和方荣祥研究员是文章的共同通讯作者。本研究得到了中国科学院战略先导性专项(B类),国家重点基础研究发展计划(973计划)和国家自然科学基金的资助。