Wiley植物学领域最新进展 | 高温与水稻灌浆、磷缺乏症与豆科植物结瘤抑制、玉米产量调控

浙江省农业科学院朱英团队研究发现高温通过诱导水稻灌浆期OsbZIP58选择性剪接来抑制贮藏物质的积累。

高温(HT)通过抑制贮藏物质的积累，对水稻籽粒灌浆产生不利影响。然而，这种抑制的调节机制尚不清楚。本研究中，来自浙江省农业科学院的朱英团队研究发现，在HT条件下，类Opaque2转录因子OsbZIP58是调节贮藏物质积累的关键因子。在HT条件下，OsbZIP58基因促进许多种子贮藏蛋白基因和淀粉合成基因的表达，同时抑制α淀粉酶基因。OsbZIP58功能的丧失导致胚乳的萎缩，并大大减少了HT条件下种子的贮藏物质。他们还发现HT影响OsbZIP58的可变剪接，促进了全长OsbZIP58α蛋白形式的截短的OsbZIP58β蛋白形式的形成。OsbZIP58β形式的转录活性低于OsbZIP58α形式，尤其是在HT条件下。此外，对热敏感性较低的水稻品种减少了OsbZIP58的选择性剪接。因此，OsbZIP58是HT条件下调控贮藏物质积累的关键基因，较低的OsbZIP58选择性剪接可能有助于提高籽粒灌浆期的耐热性。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10/1111/pce.13779

哈佛大学Elena M. Kramer团队揭示生长素响应因子ARF6和ARF8同源基因在耧斗菜花瓣刺伸长和蜜腺成熟中的作用

耧斗菜的花瓣刺是与该属的适应性辐射相关的关键创新。以往的研究表明，花瓣刺长度的多样化主要是由于细胞伸长的变化。然而，控制花瓣刺发育的遗传途径仍在研究中。本研究中，来自哈佛大学的Elena M. Kramer团队重点研究了生长素响应因子家族中两个密切相关的同源基因，即AqARF6和AqARF8，以探讨它们在耧斗菜花瓣刺发育中的作用。对这两个基因的表达分析表明，它们主要在营养器官和花器官中表达，而在花瓣刺中表达相对较高，尤其是在后期。使用病毒诱导的基因沉默(VIGS)对两个AqARF6和AqARF8转录本的敲除导致了大量的花瓣特异性缺陷，包括由于细胞伸长的减少而导致的花刺长度的显著减少。这些刺也表现出花蜜生产功能的缺失，这与之前被证明控制蜜腺发育的STYLISH同源基因的下降有关。本研究提供了ARF6/8同源物介导的花瓣发育的第一个证据。这些基因似乎是耧斗菜花刺中细胞伸长和蜜腺成熟所特别需要的。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16633 

以色列农业研究组织Amnon Lers团队研究发现番茄T2核糖核酸酶参与了植物对病原体的响应

T2核糖核酸酶(RNases)是一种RNA降解酶，主要通过RNA代谢在各种细胞过程中发挥作用。T2 RNase编码基因已在从细菌到哺乳动物的各种生物体中得到鉴定，在植物中最为多样。T2 RNase基因几乎存在于所有生物体内，表明其在生物进化过程中具有重要的生物学功能。在植物中，T2 RNases被认为参与了磷酸盐的清除和再循环，并与病原体的防御反应有关。来自以色列农业研究组织的Amnon Lers团队研究了番茄T2 RNase LE的功能，该酶被认为是由缺磷和创伤诱导的。他们研究了LE在病原菌响应中可能的作用。表达分析显示，在真菌感染期间和与病原体接种相关的刺激物(包括草酸和过氧化氢)可诱导LE表达。对LE抑制的转基因番茄品系的分析表明，与野生型相比，它们对草酸(一种细胞死亡诱导因子)的敏感性更高。LE抑制细胞系的这种敏感性的提高由视觉上的坏死、离子渗漏和活性氧水平的增加证明，这表明细胞死亡的加速。与野生型相比，LE抑制品系受到坏死性病原体灰霉病菌的攻击时其疾病症状加速发展，受到坏死性病原体灰葡萄孢攻击时其发病相关标记基因的表达受到抑制。这些结果表明，植物内源T2 RNases具有一定的抗真菌活性。

原文链接：

https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.12928

墨西哥国立自治大学Mariel C. Isidra-Arellano和Oswaldo Valdés-López团队揭示了磷缺乏症对豆科植物结瘤的抑制作用机制

根瘤生长的抑制是豆类植物缺磷的主要不良反应之一。尽管在过去的几十年里，人们一直在努力研究根瘤是如何应对Pi缺乏症的，但在Pi缺乏下导致根瘤数量减少的分子机制仍不清楚。在本研究中，来自墨西哥国立自治大学的Mariel C. Isidra-Arellano和Oswaldo Valdés-López团队提供的实验证据表明，Pi缺乏会激活结瘤的自动调节(AON)途径，从而导致普通大豆和大豆结瘤数量的减少。转录谱分析显示，在Pi缺乏的情况下，AON相关基因PvNIN、PvRIC1、PvRIC2和PvTML的表达上调。豆根中MYB转录因子PvPHR1的下调显著降低了这四个AON相关基因的表达。生理分析表明，Pi缺乏并不影响超结瘤突变体Pvnark和Gmnark中根瘤共生的建立。相互的嫁接和分根分析表明，AON途径的激活是对磷缺乏的抑制作用所必需的。总之，这些数据提高了对Pi缺乏下根瘤共生建立的遗传机制的认识。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14789

美国科研人员发现玉米ZM-BG1H1的过表达可提高玉米产量

玉米BIG GRAIN 1 HOMOLOG 1 (ZM‐BG1H1)蛋白在玉米中异位表达。来自Corteva Agriscience的Carl R. Simmons团队在代表商业模式的不同田间环境位置进行了优质商品杂交种质的产量试验。他们通过在4个情形下，在2年内的26个地点进行101个试验来测定产量。结果发现，平均单产比对照高355 kg / ha（5.65 bu / ac），其中83％的测试大致显示出单产增加（+2272 kg /公顷至-1240千克/公顷）。有7项试验每公顷增重超过1公吨。植株和穗的高度略有升高，穗和雄穗的开花时间推迟了一天，但ASI保持不变，并且这些性状与产量增加无关。ZM-BG1H1过表达与穗粒行数和总穗粒数及质量增加有关，但单个穗粒趋向于更小且密度较小。ZM-BG1H1蛋白与水稻OS-BG1一样在质膜中被检测到。与这些异位等位基因赋予的大量增加的表达相比，五个主要的天然ZM-BG1H1等位基因表现出很少的结构和表达变异。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13392

 （本期作者：砖泥）