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《植物所在拟南芥种子休眠机制研究中取得进展》

  • 来源专题：生物育种
  • 编译者： 姜丽华
  • 发布时间：2023-04-21

  • 种子休眠是指完整有活力的种子在适宜环境条件下仍不能萌发的生物学特性，受环境和遗传因素影响，是典型的多基因调控的复杂数量性状。目前已发现的种子休眠调控因子的作用机制中，基因转录调控起着关键作用，近来转录后调控的重要性也逐渐被认识，但具体的分子机制尚待深入研究。

      近期，中国科学院植物研究所研究员刘永秀团队发现拟南芥转录后调控的重要分子机器pre-mRNA 3'末端加工复合体参与种子休眠调控。复合体成员FIP1【Factor Interacting with Poly（A）polymerase 1】正调控种子休眠，而另一成员CFIm59负调控种子休眠；CFIm59调控种子休眠依赖于FIP1，FIP1可能是pre-mRNA 3'末端加工复合体参与调控种子休眠的关键因子。研究发现，FIP1主要在种子中表达，其功能缺失导致种子休眠水平显著降低、种子萌发对脱落酸极不敏感。遗传分析发现，种子休眠关键基因的双突变体cyp707a2 dog1-5能完全抑制fip1种子休眠表型，表明FIP1通过ABA途径和DOG1途径调控种子休眠和萌发。该研究阐述了拟南芥pre-mRNA 3'末端加工因子FIP1调控种子休眠和萌发的作用机制，对于解析种子休眠的形成具有重要理论意义，同时为作物抗穗发芽定向育种提供了可能的基因资源。

      相关研究成果于近日在线发表于《植物学杂志》（The Plant Journal）。相关研究工作得到国家自然科学基金委项目的支持。

  • 原文来源：https://www.cas.cn/syky/202304/t20230414_4884049.shtml
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相关报告

  • 《凌宏清研究组在拟南芥铁、锌平衡机制研究中取得新进展》
    • 来源专题：人类遗传资源和特殊生物资源流失
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-07-11
    • 铁、锌是植物生长发育所必需的微量营养元素，在植物的生命活动中起着重要的作用。铁、锌的缺乏或过多都会造成危害，影响植物的生长发育。因此，植物对铁、锌离子的吸收受到严密的调控。拟南芥的FIT蛋白是调控铁吸收的关键转录因子，它与bHLH038、bHLH039、bHLH100或bHLH101蛋白互作，形成异源二聚体，在根表皮细胞中启动亚铁离子转运蛋白基因IRT1和三价铁还原酶基因FRO2的表达，促进铁的吸收。由于亚铁离子转运蛋白IRT1对底物的选择性不强，在转运铁的同时也会非特异性地转运锌和其它金属离子。由于锌和铁在离子结构上的相似性，过多的锌离子会与铁离子竞争性的结合金属蛋白，影响其蛋白的功能，进而给生物体带来危害。那么植物在缺铁和高锌胁迫下是通过何种分子机制来保障铁离子的吸收和避免锌等其它重金属离子的毒害，迄今为止还未见报道。 　　中国科学院遗传与发育生物学研究所凌宏清研究组通过酵母双杂的方法鉴定到一个新的FIT互作蛋白FBP(FIT Binding Protein)。FBP基因表达受高锌抑制，其突变体表现为耐高锌胁迫。蛋白互作研究表明，FBP蛋白作为一个负调控因子，其C端能够与FIT蛋白的bHLH结构域结合，使其FIT丧失结合启动子的能力，从而降低所调控基因的表达。在正常条件下，FBP基因高表达，其蛋白在根的中柱细胞中与bHLH038、bHLH039、bHLH100和bHLH101转录因子竞争性的结合FIT，进而抑制尼克酰胺合成酶（nicotianamine synthase,NAS）基因的表达。在缺铁和高锌胁迫下，FBP的表达降低，减少对FIT蛋白的结合抑制，从而增强NAS基因的表达，增加尼克酰胺（nicotiananime, NA）的合成。NA是一种非蛋白质氨基酸，能螯合铁和锌离子。在低铁高锌条件下，根中螯合态的铁有利于向地上部转运，供植物利用，而螯合态的锌则主要被转运到根细胞的液泡中，进行区隔化，从而避免过多锌离子对植物体的毒害。 　　此研究结果表明植物在面临铁、锌离子胁迫时能通过调控FIT 蛋白在不同组织中的蛋白互作方式，来实现对下游基因表达的调控，保障铁、锌离子在植物体内动态平衡。本研究从一个新的视角揭示了植物中铁、锌离子动态平衡的调控机制。 　　该研究成果于2018年5月23日在线发表于Plant, Cell & Environment （DOI:10.1111/pce.13321）。凌宏清研究组已毕业博士研究生陈春林和崔岩为该论文共同第一作者。该项研究由国家自然科学基金委和中华人民共和国农业部转基因专项项目资助完成。
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  • 《武汉植物园在莲开花调控的分子机制研究中获进展》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2024-01-24
    •     莲（荷花）是我国传统名花之一，颇具观赏价值。开花这一生物学行为是营养生长转向生殖生长的重要标志，开花时间也是决定莲观赏价值的重要因素。前期不同发育时期莲花芽的比较转录组数据表明，FT基因是关键的差异表达基因，暗示其在莲开花调控中的重要作用。然而，NnFT基因的功能及其调控开花的分子机制尚不清楚。     中国科学院武汉植物园莲种质资源与遗传育种研究团队，通过全基因组鉴定分析发现莲中共存在8个NnFT同源基因。其中，NnFT2和NnFT3是两个主要的优势表达同源基因，在花相关器官和叶片中表达水平较高，且它们的启动子活性在叶片的维管组织中表现出较强的GUS信号。进一步，研究结合酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补实验（BIFC），证明NnFT2、NnFT3蛋白能够与诱导开花复合体成员NnFD互作。在拟南芥突变体ft-10中异源表达NnFT2和NnFT3基因，拟南芥突变体的开花时间显著提前，证明NnFT2和NnFT3基因调控植物开花的生物学功能。上述研究揭示了莲NnFTs基因调控开花的分子机制，为莲花期的遗传改良提供了理论依据和基因资源。相关研究成果以FLOWERING LOCUS T?genes control floral induction in lotus为题，发表在《植物生理学与生物化学》（Plant Physiology and Biochemistry）上。研究工作得到中国科学院和国家自然科学基金委员会的支持。
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