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[前沿资讯] DNA甲基化:提高作物抗病性 进入全文

植物科学最前沿公众号

粮食安全、气候变化和人口增长已成为重大的全球性问题,各种植物病害造成重大的产量损失。传统的病害管理策略包括施用杀菌剂、轮作等方法,但不足以控制病害损失。传统策略和植物分子育种方法相结合提供了更为可行的方法。并且表观遗传变化也被证明在诱导表型多样性方面具有重要作用,包括通过控制防御基因的表达水平来产生植物抗性反应。近日,Trends in Plant Science在线发表了西澳大利亚大学生物科学学院题为“DNA Methylation: Toward Crop Disease Resistance Improvement”的综述性论文,讨论了植物抗性与植物甲基化的关系,植物通过DNA甲基化和去甲基化对转录组重编程和基因组稳定性进行精确和有针对性的调控以最大限度地提高植物应对动态环境的能力。植物对病原体有不同的防御机制,植物抵抗病原体的能力依赖于防御基因的调控。核苷结合位点富亮氨酸重复序列(NLR)蛋白是已知的有重要影响的植物抗病蛋白,植物抗病性基因的表达模式和进化是影响植物应激反应的关键因素。在病原体攻击过程中,通过RdDM和ROS1的低甲基化作用可以调控防御基因的表达,如NLR,并改变转座子的活性。转座子活性的改变也会影响防御基因的表达,RdDM途径也可调控ROS1的表达。在植物中,DNA甲基化在病原体影响下是高度动态变化的,可以显著影响抗性反应。植物在逆境条件下的生存依赖于转录组对的重新编程,而DNA甲基化已被证明在不同生长阶段和逆境条件下的转录组化中起着至关重要的作用。全基因组的甲基化水平受环境因素的影响,可以改变基因组的稳定性,诱导突变和重排过程,从而产生稳定的遗传和表型多样性。DNA甲基化是一种植物适应机制,涉及植物发育、逆境适应和基因组进化等多种植物生物学过程,植物利用DNA甲基化来指导长期的生物过程(如基因组进化)和短期的过程(如应对环境压力)。DNA甲基化会受环境因素的驱动和影响,植物在受到外界的压力的情况下可通过甲基化修饰来调节应激反应基因的表达水平,作为一种快速的应激适应性反应。DNA甲基化作为表观遗传标记提供了一种新的变异来源,其可以增强抗病性的潜力为科学家和育种者提高作物抗性和减少产量损失方面带来了新的研究方向。

[学术文献] Two tonoplast proton pumps function in Arabidopsis embryo development 进入全文

New Phytologist期刊

In both plants and animals, multiple cellular processes must be orchestrated to ensure proper organogenesis. The cell division patterns control the shape of growing organs, yet how they are precisely determined and coordinated is poorly understood. In plants, the distribution of the phytohormone auxin is tightly linked to organogenesis, including lateral root (LR) development. Nevertheless, how auxin regulates cell division pattern during lateral root development remains elusive. Here, we report that auxin activates Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) signaling via transmembrane kinases (TMKs) to control cell division pattern during lateral root development. Both TMK1/4 and MKK4/5-MPK3/6 pathways are required to properly orient cell divisions, which ultimately determine lateral root development in response to auxin. We show that TMKs directly and specifically interact with and phosphorylate MKK4/5, which is required for auxin to activate MKK4/5-MPK3/6 signaling. Our data suggest that TMK-mediated noncanonical auxin signaling is required to regulate cell division pattern and connect auxin signaling to MAPK signaling, which are both essential for plant development.

[政策法规] 农业农村部办公厅关于印发2019年农业转基因生物监管工作方案的通知 进入全文

农业农村部

为加强农业转基因生物监管工作,切实履行《种子法》《农业转基因生物安全管理条例》赋予的职责,保障农业转基因生物技术研究与应用健康有序开展,农业农村部制定了《2019年农业转基因生物监管工作方案》,现予以印发,请认真抓好落实。     

[科研项目] 共33项!2019年国家自然科学基金苹果有关的项目汇总 进入全文

BioArt公众号

根据国家自然科学基金委公布的结果,2019年共有33项苹果方面的项目,其中包括13项面上项目,15项青年项目和5项地区项目。从获批单位来看,西北农林科技大学获批4项面上项目和2项青年项目,山东农业大学获批4项面上项目和1项青年项目。

[前沿资讯] “童年”生长环境决定作物“成年”健康 进入全文

基因农业网

人们常说“三岁看大”,童年的成长环境影响着人成年后的身体健康。最近,科学家发现,作物也是如此。9月26日,《科学进展》在线发表南京农业大学资环学 院教授沈其荣团队最新研究成果。他们发现,土传病原菌入侵作物根际或根系,与苗期土壤中病原菌的数量、土壤理化特性的高低并没有关系,而与苗期土壤细菌群 落的结构密切相关。“童年”生长环境决定作物“成年”健康论文通讯作者沈其荣告诉《中国科学报》,土壤中既有有益微生物,也有能侵害作物的病原微生物,在健康的土壤微生物生态系统中,土壤病原菌较难入侵作物。然 而,在经济作物种植区,由于化肥农药等化学品的长期过量投入和经济作物的单一连作,导致土壤生态环境失衡,土传病害频发,作物减产严重。不过,在土传病害爆发严重的田块中,往往也存在少量的健康植株,土肥工作者称之为斑块化土壤障碍现象。这是怎么形成的呢?这与作物苗期移栽时的土壤生态环境有关系吗?论文共同第一作者、南京农大副教授韦中介绍,土传病原菌侵染作物是一个动态变化过程。为了回答上述问题,他们设计了一个非破坏性根际土壤样品连续采集装 置,在田间条件下对单株作物不同生育期根际菌群等特性进行动态跟踪。结果发现,土传病原菌能够成功入侵与作物苗期的土壤细菌群落结构密切相关。例如,菌群 多样性越高,互作网络越复杂,病菌入侵作物的难度越大。他们继而发现,在作物苗期健康土壤中,像芽孢杆菌和假单胞菌这类具有抑制病原菌能力的关键拮抗有益菌的丰度,显著高于发病土壤。宏基因组分析也发现,苗期健康土壤中聚酮类和非核糖体肽类等关键抑菌物质合成基因的丰度也显著高于发病土壤。韦中说,这说明苗期土壤细菌群落可能通过产生抑菌物质形成竞争互作型群落,这种竞争互作关系使得土壤生态位空间缩小,有效抑制了作物生长中后期的病原菌入侵,保障作物一生健康。上述发现,“不仅为田间根际土壤菌群管理找到了抓手,而且为根际菌群互作调控指明了方向,即增加土壤微生物竞争互作的网络形成。”沈其荣说。

[前沿资讯] 科学家发现植物原位转基因替换新方法 进入全文

科学网

中科院华南植物园分子生物分析及遗传改良研究中心博士后陈伟强和前博士研究生Gurminder Kaur等在研究员区永祥的指导下,发现了植物原位转基因替换新方法。相关研究近日发表于《植物生物技术杂志》。为了解决在培育复合性状转基因作物中分散的转基因位点增多给育种工作带来的困难,中科院华南植物园科研人员早在2014年就发现一种利用Bxb1和Cre 重组酶进行转基因定点整合的方法。该方法可使新的性状基因插入到已有的转基因位点上,保证所有的转基因能“打包”式地传递给后代。然而随着时代发展,旧的 转基因可能不再需要,人们如何处理成了一个问题。为此,科研人员再次利用Bxb1和Cre重组酶系统尝试了新旧转基因的替换。在具有att和lox序列的多基因整合株系上,通过Bxb1-att系统首先 叠加了一个带有新基因OsO3L2-2B和lox位点的载体,然后利用Cre-lox重组技术,将旧基因簇gus-gfp-luc和叠加载体上包括筛选标 记npt在内的非必需序列全部删去,即完成了新旧转基因的替换。陈伟强表示,由于完成替换后的株系还含有att和lox序列,这就意味着新基因的叠加和替换可以在需要时继续进行下去。这个转基因替换系统的出现大大增加 了多基因分子育种的灵活性,而由于Bxb1和Cre重组酶的使用不受专利限制,更有利于此育种技术的自由使用并大大提高产品商品化的可能性。

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