揭示去乙酰化酶和转录因子互作调控植物胁迫应答的机制

在各种染色质修饰中，组蛋白乙酰化修饰是植物适应环境胁迫的一种重要的表观调控手段。近日，科学家揭示了乙酰化酶HDA9和转录因子WRKY53相互作用调控植物胁迫应答的分子机制。该研究通过计算模拟，体内及体外实验，发现HDA9的去乙酰化酶活区域可以和转录因子WRKY53的DNA结合区域相结合，进而影响WRKY53的转录激活能力。进一步研究发现，WRKY53蛋白上多个赖氨酸位点会发生乙酰化修饰，并且这种翻译后修饰受HDA9的抑制，WRKY53上乙酰化修饰的减少会影响其转录激活能力。HDA9通过抑制WRKY53这个植物胁迫应答网络重要的上游转录因子的活性从而降低植物对胁迫的耐受性。此外，该研究还发现，WRKY53对HDA9的去乙酰化酶活活性也有一定的抑制作用。因此，乙酰化酶HDA9和转录因子WRKY53互为对方功能的负调节子。该研究揭示了在植物胁迫应答的网络中表观调控因子和转录因子之间协同作用的分子机制。（Molecular Plant）

科学家揭示祖传番茄叶片形态对果实品质的影响

祖传番茄颜色不同、大小不一、形状多样，并且叶片形态多异，是研究番茄品质变异性的重要材料。近期，科学家们研究了祖传番茄叶片形态对果实品质的影响，科学家分析了具有不同性状的番茄品种，对输入性状（如光合作用、叶片形状、叶片复杂性以及其他营养性状等）和输出性状（如产量、BRIX和营养生物量等）进行PLS-Path建模。研究发现，叶片光合作用极大地促进了水果的营养生物量和糖含量，但对产量产生了负面影响。叶片形状与果实糖含量和产量的综合衡量指标以及总体果实品质密切相关，与窄型叶片番茄相比，圆形叶片（rounder leaves）番茄果实糖含量和品质都有所提高。此外，在研究的所有因素中，只有叶片形状对产量有积极影响，而其他因素则具有负面影响。叶片形状可能通过调节糖的分布影响果实糖含量，因此绕过了光合作用本身的直接影响。总之，在各种各样的遗传背景下，叶片形状对产量和果实含糖量有重要影响，暗示叶片形态在番茄果实品质中起着重要的作用。该研究为未来番茄作物改良提供了新思路。（New Phytologist）

氧化还原介导的线粒体能量代谢驱动种子前期萌发的机制

在种子萌发的早期阶段，翻译后蛋白质修饰被认为是其代谢功能的关键调节机制并且基于Cys（半胱氨酸）的氧化还原调节在该过程中发挥作用。近日，科学家解析了氧化还原介导的线粒体能量代谢驱动种子前期萌发的机制。该研究表明，线粒体呼吸作用的激活与线粒体基质中的硫醇氧化还原状态的转变（从氧化状态向还原状态）相吻合，Cys肽的氧化还原转换表明粒体能量代谢的中心途径，包括呼吸链和三羧酸（TCA）循环的每个酶促步骤都被激活。该研究还发现，早期萌发过程中还原谷胱甘肽还原酶2，NADPH-硫氧还蛋白还原酶a/b和硫氧还蛋白-o1的活性Cys肽位点表现出强烈反应。而这些蛋白的缺失导致种子的呼吸作用增强而TCA循环动力学失调，并且种子萌发率显著降低，这表明能量代谢的资源效率降低。总之，该研究表明氧化还原调节有助于种子早期萌发的有效代谢，该研究还确定了在种子萌发早期利用线粒体中的能量存储所需的硫醇氧化还原开关的作用模式。（PNAS）

科学家发现一条外界信号动态调节蛋白质合成的通路

面对动态变化的环境信号，植物如何响应信号并精准调节其细胞大小以及形状，从而实现趋利避害是最基本的生命科学问题。近日，科学家利用具极性生长特征的根毛作模型，首先观察到RALF1-FER可以促进蛋白质翻译，加快根毛生长。进一步探究该现象背后的机制发现，RALF1可快速促进由受体激酶FER介导的翻译起始因子eIF4E1的磷酸化。研究还表明，极性定位的RALF1-FER-eIF4E1复合物可以将特定根毛极性生长相关基因的mRNA招募到细胞局部快速翻译，从而维持特定蛋白质的时空特异性分布，调控细胞的极性生长。该研究还发现，RALF1启动子上含有典型的可被转录因子RSL4绑定的元件RH-specific cis-element (RHE) 。综上，该研究首次揭示了受体激酶FER接收RALF1信号后如何参与mRNA翻译调控，并精准调节蛋白质的时空特异性积累的机理，展示了一个较为完善的植物如何响应外界信号从而快速调节蛋白质合成并影响细胞生长和极性的工作模型。（Molecular Plant）

解析miRNAs调控大白菜叶球的形态建成

植物的根、茎、叶、花和果实等基本器官是如何变态为营养贮藏器官，是园艺学的重要科学问题。近日，科学家研究分析了miRNAs调控大白菜叶球的形态建成机制，该团队利用转基因的方法抑制或过表达miRNA生物合成过程中的BcpLH (Brassica campestris ssp. pekinensis LEAFY HEADS)基因。同拟南芥HYL1相比，BcpLH缺少蛋白-蛋白相互作用结构域，其蛋白的长度只有HYL1的三分之二。为了检测BcpLH是否丧失了miRNA生物合成的能力，该团队构建了BcpLH基因反义基因和过表达载体，转入圆球状的大白菜自交系中。BcpLH反义基因降低了miRNA生物合成的水平，提高了一些miRNA靶基因的表达水平，引起本来平展的莲座叶向内卷曲，卷曲的时间提前，造成叶球从圆球状向卵圆型的转化。研究结果表明，BcpLH控制大白菜一批miRNAs，协调叶卷曲的方向、时间和形状，以利于叶球的形态建成和发育。这些研究结果首次明确了BcpLH在协调一批miRNAs调控叶球形态建成中的重要作用，对今后植物器官变态的研究具有重要的指导意义。（Horticulture Research）

科学家发表茶树基因组学研究现状与展望综述

茶树是我国重要的经济作物，茶树基因组学的发展为重要农艺性状基因发掘、茶叶健康功效成分开发利用和遗传育种带来新的机遇，为克服常规育种技术瓶颈、实现茶树分子设计育种提供有效途径。2020年1月，科学家在线发表了茶树基因组学研究现状与展望综述，重点回顾了近年来茶树基因组学的研究现状，探讨了当前茶树基因组学研究所面临的挑战，并对茶树后基因组学研究进行了展望。论文指出尽管近年来茶树基因组学已取得长足进展，但相较其它诸如水稻等作物，茶树功能基因组学研究尚处起步阶段。论文强调未来茶树基因组学研究应在注重茶树种质资源保护和利用的基础上，大力加强以产业为导向的重大基础生物学研究。尤其以茶树基因组破译为契机，重点开展茶树次生代谢合成和调控机理、重要农艺性状和抗逆遗传机制、起源驯化、发育生物学等研究，辅以茶树遗传转化体系的建立，推进茶树分子设计育种进程和茶叶健康功效成分开发利用，以科技创新助力产业发展。（Horticulture Research）

蛸亚纲的大量非同义RNA编辑并无适应价值

蛸亚纲动物包括章鱼、鱿鱼和乌贼等，这些无脊椎动物独领风骚的智力以及复杂的行为令人类着迷，科学家一直想把它们这一特征和RNA编辑联系起来。然而，近日科学家提出一个新的RNA编辑的进化模型，研究认为蛸亚纲的大量非同义RNA编辑并无适应价值。科学家通过比对4种蛸亚纲动物以及作为外群的鹦鹉螺和海兔的基因序列，重建了每个A-to-G编辑位点的演化历史，进而找出经历过由G到A替换又被编辑的非同义位点, 称其为修复性编辑位点。研究结果以及更进一步地分析显示，即使在蛸亚纲动物中，非同义编辑整体上也是非适应性的，于此前在哺乳动物中的发现一致。既然如此，那它一开始为什么会出现呢？对生物体自身的蛋白质序列进行修改，很可能从一开始就不是RNA编辑的主要功，RNA编辑最初出现的原因可能已无从知晓。在对功能和机制进行推断和解释时，我们需要更加谨慎，避免不恰当地作出存在即合理的假设，存在可能只是不得已而为之。（Nature Communications）

（来源：基因农业网）