農(nóng)業(yè)寄生蟲控制寄主植物的基因
Dodder是一種寄生植物,每年對(duì)美國(guó)和世界范圍內(nèi)的作物造成嚴(yán)重破壞,可以使宿主植物中的基因表達(dá)沉默,從中獲得水分和養(yǎng)分。這種跨物種基因調(diào)控,包括有助于寄主植物防御寄生蟲的基因,從未在寄生植物中看到過。了解該系統(tǒng)可以為研究人員提供一種方法來設(shè)計(jì)植物對(duì)寄生蟲的抵抗力。描述包括賓夕法尼亞州立大學(xué)和弗吉尼亞理工大學(xué)科學(xué)家在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)研究的論文將于2018年1月4日發(fā)表在“自然”雜志上。
賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)教授,該論文的作者M(jìn)ichael J. Axtell說:“D絲子是一種專性寄生蟲,意味著它不能獨(dú)立生存。”“與通過光合作用獲得能量的大多數(shù)植物不同,d絲子通過使用稱為haustoria的結(jié)構(gòu)將自身連接到宿主血管系統(tǒng)來吸走水和來自其他植物的營(yíng)養(yǎng)物。我們能夠證明,除了從飼料中流入d絲子的營(yíng)養(yǎng)素之外。宿主植物通過haustoria,dodder將microRNA傳遞到宿主植物中,以非常直接的方式調(diào)節(jié)宿主基因的表達(dá)。“
微小RNA是非常短的核酸 - DNA和RNA的材料 - 可以與編碼蛋白質(zhì)的信使RNA結(jié)合。microRNA與信使RNA的結(jié)合阻止了蛋白質(zhì)的產(chǎn)生,無論是通過直接阻斷該過程還是通過觸發(fā)將信使RNA切割成較小片段的其他蛋白質(zhì)。重要的是,信使RNA的小殘余物可以像其他microRNA一樣起作用,與信使RNA的其他拷貝結(jié)合,引起進(jìn)一步的基因沉默。
弗吉尼亞理工大學(xué)的植物病理學(xué),生理學(xué)和雜草科學(xué)教授,該論文的另一位作者詹姆斯·韋斯特伍德說:“當(dāng)它與宿主植物接觸時(shí),Dodder似乎開啟了這些microRNA的表達(dá)。”“真正有趣的是,microRNA特異性地靶向參與植物防御寄生蟲的宿主基因。”
當(dāng)植物受到寄生蟲的攻擊時(shí),它會(huì)啟動(dòng)許多防御機(jī)制。在這些機(jī)制中的一種,類似于切割后的血液凝固,植物產(chǎn)生一種蛋白質(zhì),其將營(yíng)養(yǎng)物流凝結(jié)到寄生蟲的部位。來自d絲子的microRNA靶向編碼該蛋白質(zhì)的信使RNA,然后有助于維持寄生蟲的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自由流動(dòng)。編碼這種凝固蛋白的基因在許多植物物種中具有非常相似的序列,并且研究人員表明,來自d絲子的microRNA靶向基因序列的區(qū)域,這些區(qū)域是植物中最高度保守的。因此,d絲子可能使這種凝結(jié)蛋白沉默,從而寄生在各種各樣的植物物種中。
研究人員對(duì)單獨(dú)寄生蟲,單獨(dú)寄主植物和兩者的組合的組織中的所有microRNA進(jìn)行了測(cè)序。通過比較來自這三個(gè)來源的測(cè)序數(shù)據(jù),他們能夠識(shí)別來自進(jìn)入植物組織的d絲子的microRNA。然后,他們測(cè)量了d絲子microRNA靶向的基因的信使RNA的量,并且當(dāng)存在d絲子microRNA時(shí),他們發(fā)現(xiàn)來自宿主的信使RNA水平降低。
“除了之前真菌和植物之間小RNA交換的例子,我們的結(jié)果意味著這種跨物種基因調(diào)控可能在其他植物 - 寄生蟲相互作用中更為普遍,”Axtell說。“因此,有了這些知識(shí),我們的夢(mèng)想就是我們最終可以使用基因編輯技術(shù)來編輯宿主植物中的microRNA靶位點(diǎn),防止microRNA結(jié)合并沉默這些基因。以這種方式對(duì)寄生蟲進(jìn)行工程抗性可以減少寄生蟲對(duì)農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)影響。“
推薦內(nèi)容
-
關(guān)于水稻中維生素A的途徑
食物中缺乏維生素A是全世界健康問題的主要原因,可導(dǎo)致失明甚至死亡。這在閾值或第三世界國(guó)家尤其是一個(gè)問題,因?yàn)閮和赡芤驙I(yíng)養(yǎng)不良而缺
-
未接種疫苗的兒童人數(shù)略有增加
總體而言,從2013年到2017年,19至35個(gè)月兒童的疫苗接種率仍然很高且穩(wěn)定; 然而,根據(jù)10月12日出版的美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心發(fā)病率和死亡
-
對(duì)砷有遺傳保護(hù)作用的人類
在瑞典科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新的遺傳研究中,已發(fā)現(xiàn)安第斯山脈阿根廷部分土著人民攜帶一種加速砷代謝的基因。飲用水中高含量的砷與一系列健...
-
個(gè)性化癌癥疫苗 突破性的交付可能會(huì)提供更好的結(jié)果
迄今為止,市場(chǎng)上唯一可用的治療性癌癥疫苗在臨床試驗(yàn)中顯示出非常有限的功效。EPFL研究人員目前正在研究替代方案。他們開發(fā)了一個(gè)平臺(tái),該
-
哈圈迷惑行為最近怎么了?哈圈熱搜莫名的唱著莫名的歌事件完整版
哈圈今天怎么了,這么多人在榜上[吃瓜]只知道前因是貝貝發(fā)了一首歌?那奇沃夫評(píng)論他是活著的傳奇,然后幼稚園殺手又剛好發(fā)了專輯叫《活著的
-
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種在卵細(xì)胞成熟過程中具有重要作用的蛋白質(zhì)
研究人員發(fā)現(xiàn)了一種在蛙卵細(xì)胞成熟過程中起重要作用的基因。雖然這些發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了我們對(duì)生殖生物學(xué)的理解,但其更廣泛的適用性仍不清楚。...
-
10月21日內(nèi)蒙古二連浩特疫情最新實(shí)時(shí)消息公布 二連浩特急尋密
內(nèi)蒙古二連浩特一確診病例在超市售貨,急尋密接者同軌跡人員。據(jù)消息顯示,2021年10月21日,內(nèi)蒙古二連浩特市新型冠狀病毒感染肺炎防控工作
-
黑死病菌株持續(xù)不斷引發(fā)歐洲爆發(fā)
一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了有關(guān)歐洲黑死病及其后代的新信息,表明它在四個(gè)世紀(jì)以來一直存在于非洲大陸,重新出現(xiàn)在歐洲數(shù)十萬人身上,分別...
-
關(guān)于血管形成和畸形的新發(fā)現(xiàn)
在諸如癌癥,糖尿病,風(fēng)濕病和中風(fēng)的疾病中,血管中出現(xiàn)加劇病癥并妨礙治療的病癥??_林斯卡醫(yī)學(xué)院的研究人員現(xiàn)在展示血管如何正常改...
-
基因組研究揭示了動(dòng)物從一個(gè)物種過渡到兩個(gè)物種的灰色區(qū)域
當(dāng)比較遙遠(yuǎn)的血統(tǒng)時(shí),通常沒有關(guān)于物種描繪的模糊性。例如,毫無疑問,狗和貓屬于兩個(gè)不同的物種。然而,當(dāng)比較最近不同的個(gè)體群體時(shí),...