DNA 甲基化是调节生物体基因表达的重要因素。然而,DNA 甲基化是否在适应性进化中发挥关键作用尚不清楚。本文,我们展示了拟南芥中自然选择的 DNA 甲基化的证据。与单核苷酸多态性相比,三种类型的甲基化——甲基化 CG (mCG)、mCHG 和 mCHH——对拟南芥种群中基因表达水平的变化贡献很大。这些表达不稳定的基因在很大程度上影响了特化代谢量的巨大变化。在这三种类型的甲基化中,只有位于与特化代谢物相关的基因启动子区域的 mCG 在拟南芥种群中显示出选择性清除特征。因此,自然选择的 mCG 似乎是导致植物进化过程中与特化代谢物相关的表达多样性的关键突变。
番茄 (Solanum lycopersicum L.) 嫁接主要用于防止土传病原体的危害和非生物胁迫的负面影响,不过使用高活力砧木也可以提高产量和果实品质。在低养分投入农业的背景下,将优良品种嫁接到具有更高氮利用效率 (NUE) 的砧木上可支持直接的产量最大化策略。在本研究中,我们评估了使用过量表达拟南芥 (AtCDF3) 或番茄 (SlCDF3) CDF3 基因的植物作为砧木来提高低氮投入下嫁接接穗的产量,此前有报道称这些基因可提高番茄的 NUE。我们发现 AtCDF3 基因可诱导更多的糖和氨基酸产生,从而使生物量和果实产量在充足和有限的氮供应下都更高。相反,SlCDF3 基因没有发现积极影响。激素分析表明,赤霉素 (GA 4 )、生长素和细胞分裂素 (tZ) 可能参与 AtCDF3 对 N 的反应。这两个基因引发的不同反应可能至少部分与 AtCDF3 转录本通过韧皮部到枝条的移动性有关。在该嫁接组合的叶片中,我们持续观察到转录因子靶基因(如谷氨酰胺合酶 2 (SlGS2) 和 GA 氧化酶 3 (SlGA3ox))的表达较高,这些基因分别参与氨基酸和赤霉素的生物合成。总之,我们的研究结果进一步深入了解了 CDF3 基因的作用方式及其在嫁接方法中的生物技术潜力。
尽管拟南芥最初主要是一个功能生物学系统,但由于其广泛的地理分布和对不同环境的适应性,它已发展成为种群基因组学的强大模型。这里我们展示了来自全球物种范围的 69 个种质的染色体水平基因组组装。我们发现基因组共线性非常保守,即使在地理和遗传上相距遥远的种质之间也是如此。沿着染色体臂,兆碱基级重排很少见,通常只存在于单个种质中。这表明核型是准固定的,染色体臂中的重排是反向选择的。着丝粒区域显示出更高的结构动态,核心着丝粒的分歧解释了大多数基因组大小变化。全基因组分析发现了 32,986 个不同的基因家族,其中 60% 存在于所有种质中,40% 似乎是可有可无的,包括 18% 只存在于单个种质中,这表明存在未开发的基因多样性。这 69 个新的拟南芥基因组组装将为未来的遗传研究提供助力。
1 Institute of Plant and Microbial Biology and Zürich-Basel Plant Science Center, University of Zürich, Zürich 8008, Switzerland 2 Center of Plant Molecular Biology (ZMBP), University of Tübingen, Tübingen 72076, Germany 3 Department of Biology, Bowdoin College, Brunswick, ME 04011, USA 4 The Sainsbury Laboratory, University of East Anglia,诺里奇研究公园,诺里奇NR4 7UH,英国 *信函的作者:cyril.zipfel@botinst.uzh.ch.ch.ch†现在的地址:加拿大安大略省伦敦西部大学生物学系。作者负责分配本文中提出的发现不可或缺的材料,这是根据作者指示(https://academic.up.com/plcell/pages/general-instructions)中所述的政策为:cyril zipfel(cyril.zipfel.zipfel@botinst.uzh.ch.ch.ch.ch.ch.ch.ch.ch.ch.ch.ch)。
茉莉酸(JA),乙烯(ET)和水杨酸(SA)是三个主要的植物激素协调植物防御反应,这三个均与防御真菌病原体氧气的防御有关。但是,它们独特的作用方式和可能的相互作用仍然未知,部分原因是所有有关其活动的空间信息均缺乏。在这里,我们着手通过使用新开发的基于荧光的转录记者线的实时显微镜来探测植物免疫的这一空间方面。我们创建了一个植物免疫系统启动子(GG-PIPS)的Greengate矢量收集,使我们能够以单细胞分辨率对免疫途径的局部激活进行成像。使用此系统,我们证明了SA和JA在邻近真菌定植位点的不同的根细胞中彼此之间的空间分开作用,而ET则有助于这两组。sa和et诱导了过度敏感的反应,作为第一道防线,而JA和ET在单独的第二道防线中控制了针对病原体的积极防御。缺乏解决单个细胞水平上植物免疫反应的这种方法,这项工作表明,基于显微镜的方法可以详细了解植物免疫反应。
。cc-by-nc-nd 4.0国际许可证。根据作者/资助人提供了预印本(未经同行评审的认证)提供的,他已授予Biorxiv的许可证,以在2021年1月18日发布的此版本中显示此版本的版权持有人。 https://doi.org/10.1101/2020.03.31.018671 doi:Biorxiv Preprint
3 美国加利福尼亚州伯克利市加利福尼亚大学创新基因组学研究所 4 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学遗传学、细胞生物学和发育系。5 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学精准植物基因组学中心。6 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学基因组工程中心。
摘要:促进植物生长细菌(PGPB)可以通过促进养分摄取,氮固定,防止病原体,胁迫耐受性和/或增强植物产生的生产来增强植物健康。驱动植物 - 细菌关联的遗传决定因素仍在研究中。为了鉴定与对PGPB有反应的性状高度相关的遗传基因座,我们使用了用Azoarcus olearius dqs-4 t处理的拟南芥种群进行了全基因组关联研究(GWAS)。表型,通过改善,抑制或不影响根系或射击特征,对细菌治疗的305次拟南芥饰物对细菌治疗的反应不同。GWA映射分析鉴定了几个与初级根长或根新鲜重量相关的预测基因座。进行了两项统计分析,以缩小潜在基因候选物,然后进行单倍型块分析,从而鉴定出与拟南芥根新鲜重量对细菌接种的反应性相关的11个基因座。我们的结果表明,植物对A. olearius dqs-4 T响应接种的能力的差异很大,同时揭示了与所测量的生长性状相关的基因座的相当复杂性。这项研究是可持续繁殖策略的有希望的起点,用于未来的种植实践,可以采用有益的微生物和/或根部微生物组的修改。
患者体内的服用过量会破坏治疗过程,并可能具有毁灭性的影响。另一方面,如果粒子是中子,则将乘以这种效应。由于在医用线性加速器中产生的约0.1至2 MeV的中子中子具有20个质量因子(QA),因此在组织中产生高等效剂量。在本文中,使用Monte Carlo Simulation进行了18 MV Varian-Clinac IX线性加速器的组件的光线产生概率。计算了每个光子灰色生产中的每个龙门成分和幻影的贡献。结果表明,光负基因的产生最大比率属于每平方厘米的光子灰色的主要准直仪剂。在目标中,这是光子中子产生的第一个来源,在零时计算热中子的通量。
DNA损伤反应(DDR)对于在挑战性环境中维持基因组完整性至关重要。DDR的调节机制在酵母和人类中已经建立了良好。然而,越来越多的证据支持这样的观念,即植物似乎采用了不同的信号通路,而这些信号通路基本上是未知的。在这里,我们报告了拟南芥(拟南芥)在DDR中与SNC1的修饰符,4相关的复合体亚基5A(MAC5A)的作用。MAC5A突变体中缺乏MAC5A会导致甲基甲磺酸甲酯(MMS),一种DNA损伤诱导剂。与该观察结果一致,MAC5A可以调节DDR基因的替代剪接,以保持对遗传毒性应激的适当反应。有趣的是,MAC5A与26S蛋白酶体(26SP)相互作用,并且其蛋白酶体活动是必需的。MAC核心亚基也参与了MMS诱导的DDR。此外,我们发现MAC5A,MAC核心亚基和26SP可能会协作以通过DDR进行高端诱导的增长抑制作用。总的来说,我们的发现揭示了MAC在MMS诱导的DDR中的关键作用在植物的生长和应激适应性中。