《甘蔗 MAPK 级联基因全基因组鉴定:揭示其在非生物胁迫响应中的关键作用》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2025-04-24
  •   在植物的生长发育过程中,会面临各种各样的非生物胁迫,比如干旱、高盐、低温等。这些胁迫就像一道道难关,严重影响着植物的生长和产量。甘蔗作为全球重要的糖料作物和潜在的生物乙醇原料,其生长同样深受非生物胁迫的困扰。然而,由于现代甘蔗品种基因组具有高度的多倍性和非整倍性,极为复杂,之前在多倍体甘蔗品种 R570 基因组中,MAPK(丝裂原活化蛋白激酶,mitogen-activated protein kinase)级联基因的相关研究还存在空白,这就如同在黑暗中摸索,让科研人员难以深入了解甘蔗应对非生物胁迫的内在机制。因此,开展对甘蔗中 MAPK 级联基因的研究迫在眉睫,这不仅有助于揭示甘蔗应对非生物胁迫的分子机制,还能为甘蔗的遗传改良提供理论依据。

    中国热带农业科学院热带生物技术研究所等研究机构的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们通过全基因组分析,在多倍体甘蔗品种 R570 基因组中成功鉴定出 89 个 ScMAPK、24 个 ScMAPKK(MAP 激酶激酶,MAP kinase kinases)和 107 个 ScMAPKKK(MAP 激酶激酶激酶,MAP kinase kinase kinases)基因,并对这些基因进行了系统的分析。研究成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2025-4/20250417051331959.htm
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  • 《甘蔗耐盐基因调控网络机制获揭示》

    • 来源专题:耕地与绿色发展
    • 编译者:张毅
    • 发布时间:2025-03-27
    • 近日,广东省科学院南繁种业研究所研究员王勤南团队与福建农林大学研究员高三基合作,在甘蔗野生种质资源割手密AP85-441中鉴定到24个液泡H+-焦磷酸酶(H+-PPases,VPP)基因,而ScVPP1过表达的拟南芥转基因植株具有显著的耐盐性。相关成果在线发表于《植物细胞报告》(Plant Cell Reports)。 甘蔗是一种重要的糖料作物,蔗糖占我国食用糖的90%以上。我国甘蔗种植优势区如广东、云南、广西等区域的耕地盐碱化趋势日益严重。利用现代分子育种技术筛选关键基因,提升植株的离子稳态调控能力对培育耐盐碱甘蔗新品种至关重要,但对甘蔗耐盐关键基因调控机制的缺乏限制了基因编辑的精准性。 因此,深入挖掘耐盐相关关键基因位点,揭示甘蔗耐盐基因调控网络机制,对甘蔗产业生产具有重要意义。研究团队在国家自然科学基金等项目的资助下,研究揭示了甘蔗耐盐基因调控网络机制。 该研究表明,VPP基因参与植物对非生物胁迫的响应,但其在甘蔗中的功能尚不清楚。本研究通过筛选鉴定并从甘蔗品种新台糖22中克隆出了ScVPP1基因的全长cDNA,该序列氨基酸与AP85-441的同源基因SsaVPP21同源性高达99.48%。在新台糖22中,NaCl和ABA处理显著上调了ScVPP1基因在叶片、根和茎组织中的表达,但仅在NaCl胁迫处理下,转染ScVPP1质粒的酵母细胞生长速率明显高于对照。与野生型相比,在过表达ScVPP1的转基因拟南芥品系中,NaCl处理提高了种子的萌发率和成活率,但ABA胁迫并不影响种子活力。 该研究结果表明,ScVPP1基因的过表达显著地提高了植物的耐盐性,该基因可作为甘蔗耐盐基因关键位点,为利用分子标记辅助育种培育高耐盐性甘蔗新品种提供重要的基因资源。 相关论文信息:https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-5260129/v1
  • 《研究揭示苹果幼苗在干旱胁迫下的动态基因表达变化,通过转录组、lncRNA、DNA甲基化和组蛋白修饰分析,绘制全基因组表观遗传图谱,为作物抗逆性育种提供理论依据》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2025-07-21
    • 在苹果幼苗遭受干旱处理后的第6天,检测到3818个差异表达基因(DEGs),主要涉及水分剥夺、离子稳态和茉莉酸生物合成通路。特别地,TIFY10A-like等4个基因表现出持续的上调或下调。长链非编码RNA(lncRNA)通过ceRNA机制调控抗旱相关基因,57.8%的DEGs可能受lncRNA与microRNA的协同调控。 全基因组甲基化测序显示,mCG/mCHG/mCHH三种甲基化类型在干旱3天即显著升高,特别是启动子区mCHH。差异甲基化区域(DMRs)相关基因富集于ABA信号通路,CIPK6等基因的甲基化变化与表达量呈负相关。DNA去甲基化酶ROS1-like的表达波动可能介导了这些变化。 ChIP-seq揭示了6种组蛋白修饰在基因区的分布特征:激活型标记H3K4me3与H3K9ac在TSS区降低,而抑制型标记H3K27me3的缺失与高表达基因相关。2493个差异组蛋白修饰区域(DHMRs)中,28.8%的基因呈现表达变化。H3K4me3倾向于调控低倍数变化的上调基因,而H3K27me3缺失主导高倍数变化基因激活。 关键基因功能验证表明,MdABI5基因上游H3K14ac增加和H3K27me3减少共同驱动其表达上调。过表达MdABI5株系表现出更高的存活率、CAT活性和光合速率,离子渗漏率降低。MdOCP3则受H3K9ac/H3K36me3下调调控,过表达株系表现出更强的保水能力和抗氧化能力。 研究还发现,表观修饰在ABA信号通路中呈现层级调控,核心组分PYLs/PP2Cs/SnRKs受DNA甲基化和组蛋白修饰双重调控。转录因子级联网络中的关键节点,如MYB88和NCED3,也受表观修饰精细调控。DREB1家族成员受多修饰协同调控,其中DREB1B响应H3K4me3/H3K9ac/H3K36me3三种修饰。 这项研究首次绘制了苹果干旱响应的全基因组表观遗传图谱,揭示了组蛋白密码与DNA甲基化的时空动态规律,为利用表观遗传育种提升作物抗逆性提供了理论依据和分子靶点。