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揭示苹果Vc合成调控新机制
日期:2021-10-12 作者:未知 来源:西北农林科技大学 点击:
 近日,西北农林科技大学园艺学院果树逆境生物学团队在国际知名期刊《Plant Physiology》在线发表了题为“F-box protein MdAMR1L1 regulates ascorbate biosynthesis in apple by modulating GDP-mannose pyrophosphorylase”的研究论文,揭示了苹果中抗环血酸生物合成调控的分子机制。
  抗坏血酸(Asc,又称 Vc)是植物和人体中重要的抗氧化剂,在各种生理过程中起着关键作用。探明果树中 Asc 水平的调节机制对于植物抗逆性和品质提升均有重要意义。在该研究中,F-box 蛋白 MdAMR1L1 的转录水平和蛋白丰度与苹果果实发育过程中 Asc 水平呈负相关性,在苹果中过表达或者沉默该基因证明MdAMR1L1 负调控 Asc 水平,但在 MdAMR1L1 过表达转基因苹果叶片中,Asc 合成基因 MdGMP1 的转录水平显著上调,但其蛋白丰度和酶活性却降低。进一步研究发现,这是因为 MdAMR1L1 蛋白能与 MdGMP1 相互作用并通过泛素化途径促进MdGMP1 降解,从而在翻译后水平上抑制 Asc 的合成,而转录因子 MdERF98 表达受 Asc 水平的反馈调节,正调控着 MdGMP1 的转录,对维持体内 Asc 含量的稳态起重要作用。
  这种调控机制可能是植物长期适应环境的一种自我调控机制,在植物抗逆及发育中起重要作用。该研究为果实 Vc 含量改良提供了新的理论支撑和基因资源。
  博士研究生马松亚和已毕业硕士研究生李会霞为论文共同第一作者,李明军教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2018YFD1000200)和国家自然科学基金(No.31672128)等项目支持。
  解析唇形科一串红四倍体基因组特征及亚基因组分化模式 (2021.9.8 园艺研究)全基因组多倍化在植物中广泛存在,也是粮食作物及园艺植物育种的重要途经。多倍化会带来基因组范围多方面的改变:短期内,基因拷贝数翻倍、基因表达模式、序列变异模式、表观遗传模式随之变化;长期来看,基因组结构会大规模重组,亚基因组间呈现多方面的异质化,进行基因组的二倍化过程。通常来说,全基因组加倍后的基因重复会导致遗传冗余,从而增加遗传资源,并通过补偿机制掩盖有害突变进而形成优势,多倍体植物往往具有较强的适应能力。解析多倍体植物基因组特征及其亚基因组分化模式有重要的理论意义,对分子水平的功能研究和育种有重要的指导价值。
  唇形科是有花植物中最大的科之一,有 200 余属,3500 余种,广布于全球。唇形科植物化学性质多样,具有显著的生态、经济和文化价值,并因其观赏性、风味、香味和药用等特性而被广泛种植。四倍体一串红因其花的数量多、颜色各异、开花时间长、病虫害少等特点,是世界上普遍栽植的观赏植物之一。多倍体在唇形科中普遍存在,多倍化在唇形科植物多样性形成中的作用模式尚不清晰。
  近日,Horticulture Research 在线发表了北京林业大学毛建丰课题组及合作者题为 Chromosome-scale assembly and evolution of the tetraploid Salviasplendens(Lamiaceae)genome 的研究论文。
  结合先期公布的数据,此研究优化了四倍体“奥运圣火”一串红基因组组装;解析出在核心真双子叶全基因组加倍的γ事件之后,一串红基因组经历了三次全基因组加倍事件,且较古老的一次全基因组加倍事件与大多数唇形目的物种共享。深入分析发现,在最近一次全基因组加倍后的二倍化过程中,同源染色体/同源基因的不对称表达具有显著的时空特异性,并且这种同源基因差异表达与基因组重排、转座元件邻近性、编码区序列变异、选择压力以及转录因子结合位点分布模式等显著相关。这些差异可能是同源基因亚功能化或新功能化的第一步,
也是多倍体中亚基因组分化的重要体现。该研究为理解全基因组多倍化与唇形科多样性形成的作用机制提供了重要参考。
  北京林业大学已毕业博士研究生贾凯华(现山东省农业科学院工作)、北京林业大学博士研究生刘辉、源宜(山东)基因科技股份有限公司张仁纲博士、北京林业大学已毕业博士研究生徐杰(现中国科学院上海分子植物卓越创新中心工作)为共同第一作者。通讯作者是北京林业大学毛建丰副教授和赵伟博士。该工作还包含来自北京林业大学、瑞典于默奥大学、加拿大拉瓦尔大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学、美国俄克拉荷马州立大学、比利时根特大学、南非比勒陀利亚大学和南京农业大学等单位合作者的贡献。该研究得到国家自然科学基金、北京
林业大学中央高校基本科研业务费、北京林业大学“双一流”大学建设项目、欧洲研究理事会欧盟“地平线 2020”研究和创新计划和根特大学基金委的资助。
  同时,本研究是先期工作的进一步拓展,感谢北京园科院教授级高工董爱香博士、高级工程师辛海波博士等在先期工作中的重要贡献。
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