文章信息
文章題目：A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize
期刊：Cell
發(fā)表時(shí)間：2024年11 月12日
主要內(nèi)容：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴(yán)建兵團(tuán)隊(duì)在Cell雜志上發(fā)表了文章A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize，該研究首次揭示了玉米籽粒脫水的分子機(jī)制,鑒定到一個(gè)影響籽粒脫水的小肽microRPG1，是玉米及其近緣種中特有的一種編碼31個(gè)氨基酸的新型小肽，由非編碼序列從頭起源，通過(guò)精確調(diào)節(jié)乙烯信號(hào)通路關(guān)鍵基因的表達(dá)來(lái)控制籽粒脫水。研究結(jié)果為快脫水宜機(jī)收玉米培育奠定了重要基礎(chǔ)。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01212-1
使用TransGen產(chǎn)品：
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
EasyScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AE311)
研究背景
玉米作為我國(guó)種植面積最大、總產(chǎn)量最高的作物，由于長(zhǎng)期受限于缺乏快脫水的品種，導(dǎo)致玉米籽粒機(jī)械化收獲面積還不到15%，影響了生產(chǎn)效率和種植成本。迄今為止，控制籽粒脫水速率這一性狀的基因很少被克隆，其潛在機(jī)制尚不清晰，這是難以通過(guò)遺傳改良培育快脫水宜機(jī)收玉米品種的根本原因。
文章概述
首先，研究團(tuán)隊(duì)利用籽粒脫水表型田間鑒定技術(shù)，通過(guò)QTL定位，定位到四個(gè)影響籽粒脫水的QTL。該研究發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)主效QTL-qKDR1是一段不編碼任何蛋白也不轉(zhuǎn)錄的DNA序列，在目標(biāo)區(qū)域雙親之間存在一個(gè)約6.2Kb的轉(zhuǎn)座子序列。敲除雙親序列后，不管是否含有轉(zhuǎn)座子，都能導(dǎo)致籽粒脫水速率顯著降低。分析表明，qKDR1可能作為一個(gè)抑制子，抑制其上游約10Kb處一個(gè)名為RPG （qKDR1 REGULATED PEPTIDE GENE）基因的表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，RPG就是qKDR1調(diào)控的目標(biāo)基因，兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子ZmMYBST1和ZmMYBR43可以結(jié)合到qKDR1而抑制RPG的表達(dá)。
qKDR1是控制籽粒脫水的位點(diǎn)
RPG在玉米基因組中是一個(gè)全新的基因。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多種技術(shù)共同證明了RPG通過(guò)編碼一段31個(gè)氨基酸的小肽發(fā)揮功能，該小肽被命名為microRPG1。敲除microRPG1可加快脫水速率，超表達(dá)則顯著降低脫水速率。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，microRPG1可能通過(guò)調(diào)控乙烯信號(hào)途徑中的關(guān)鍵基因ZmEIL1和ZmEIL3的表達(dá)而影響脫水。RPG在授粉后26天的籽粒中表達(dá)，在38天達(dá)到最高，此時(shí)玉米籽粒灌漿基本結(jié)束，調(diào)控乙烯的表達(dá)可以促進(jìn)籽粒的快速脫水，又不影響產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量和脫水的平衡。
microRPG1和任何已知的小肽并不同源，在其它物種中也未被鑒定到，是玉米及其近緣種特有的。研究發(fā)現(xiàn)，該小肽僅在玉蜀黍?qū)俸湍Σ梁虒僦写嬖谕葱蛄?，在禾本科的其他成員中沒(méi)有。在玉蜀黍?qū)僦校粋€(gè)核苷酸（ACG到ATG）的突變產(chǎn)生了新的起始密碼子，導(dǎo)致一段非編碼序列起始翻譯，從頭產(chǎn)生了一個(gè)新基因。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)表明，該突變可能發(fā)生在65萬(wàn)年前玉蜀黍?qū)俸湍Σ梁虒俜只?，該發(fā)現(xiàn)為新基因的起源提供了一個(gè)新的范例，也為從頭創(chuàng)造新基因提供了方向。
這樣一個(gè)獨(dú)特的小肽在其它物種中是否起作用呢？
研究團(tuán)隊(duì)體外合成該小肽并外源施加于擬南芥，發(fā)現(xiàn)可以顯著延遲角果的成熟，并顯著提高了擬南芥種子的水分含量。在擬南芥中超表達(dá)microRPG1，也能夠顯著延遲角果的成熟。擬南芥的根可以吸收小肽并可以被運(yùn)輸?shù)降厣喜糠?。這些結(jié)果暗示了microRPG1小肽在其它物種中可能具有保守的功能，這為進(jìn)一步探索該小肽的應(yīng)用價(jià)值提供了富有想象的空間。
microRPG1調(diào)控籽粒脫水的機(jī)制
適合機(jī)械化收獲的玉米籽粒含水量要求在15%-25%之間，但我國(guó)大多數(shù)玉米品種在收獲時(shí)的含水量通常在30%-40%之間。多年多點(diǎn)的試驗(yàn)表明，敲除microRPG1可使收獲時(shí)的籽粒含水量下降2%-17%，平均下降7%，同時(shí)其他農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀沒(méi)有明顯的變化。研究團(tuán)隊(duì)分析了數(shù)百份具有代表性的玉米種質(zhì)材料，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的材料都存在RPG基因，這意味著操縱RPG來(lái)改變籽粒脫水速率培育宜機(jī)收的品種具有巨大的應(yīng)用潛力。據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)圍繞玉米籽粒脫水的精準(zhǔn)調(diào)控已經(jīng)布局多個(gè)專利，并授權(quán)未米生物公司開(kāi)展商業(yè)化應(yīng)用，目前已經(jīng)取得良好進(jìn)展。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物的克隆感受態(tài)細(xì)胞Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)和RT-PCR產(chǎn)品EasyScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AE311)助力本研究。
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
本產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制作，可用于DNA的化學(xué)轉(zhuǎn)化。使用pUC19質(zhì)粒DNA檢測(cè)，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)109 cfu/μg DNA以上，自上市以來(lái)多次榮登Cell和Nature等知名期刊，助力科學(xué)研究。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
? 生長(zhǎng)速度快，在氨芐青霉素平板上，8-9 小時(shí)可見(jiàn)克隆。
? 用于藍(lán)、白斑篩選，12 小時(shí)可見(jiàn)藍(lán)斑。
? 將過(guò)夜培養(yǎng)的單克隆在2 mL的LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)4-5小時(shí)即可進(jìn)行小量質(zhì)粒提取。
? 適用于高效的DNA 克隆和質(zhì)粒擴(kuò)增，減少克隆DNA同源重組的發(fā)生，提高質(zhì)粒DNA的產(chǎn)量和質(zhì)量。
? 具有T1，T5噬菌體抗性。
EasyScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AE311)
本產(chǎn)品以RNA為模板，在同一反應(yīng)體系中，合成第一鏈cDNA的同時(shí)去除RNA模板中殘留的基因組DNA。反應(yīng)結(jié)束后，只需在85℃加熱5秒鐘，即可同時(shí)失活EasyScript? RT/RI與gDNA Remover，自上市以來(lái)多次榮登Cell、Nature和Science等知名期刊，助力科學(xué)研究。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
? 在同一反應(yīng)體系中，同時(shí)完成反轉(zhuǎn)錄與基因組DNA的去除，操作簡(jiǎn)便，降低污染機(jī)率。
? 產(chǎn)物用于qPCR：反轉(zhuǎn)錄15分鐘；產(chǎn)物用于PCR：反轉(zhuǎn)錄30分鐘。
? 將反應(yīng)結(jié)束后，同時(shí)熱失活RT/RI與gDNA Remover。與傳統(tǒng)的用DNase I預(yù)處理RNA的方法相比，避免了處理后熱失活DNase I對(duì)RNA的損傷。
? 操作簡(jiǎn)單。
? 合成片段≤8 kb。
全式金生物產(chǎn)品再一次登上Cell期刊，證明了大家對(duì)全式金生物產(chǎn)品品質(zhì)和實(shí)力的認(rèn)可，也完美詮釋了全式金生物一直以來(lái)秉承的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶”的理念。全式金生物始終在助力科研的道路上砥礪前行，希望未來(lái)能與更多的科研工作者并肩奮斗，用更多更好的產(chǎn)品持續(xù)助力科研。
使用Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Yu Y H, Li W Q, Liu Y F, et al. A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize [J]. Cell, 2024.
? Zhang R W, Zhou H, et al. Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale [J]. Cell, 2024.
? Wang C, Wang J, Lu J, et al. A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice[J]. Cell, 2023.
? Shan L, Xu G, Yao R W, et al. Nucleolar URB1 ensures 3′ ETS rRNA removal to prevent exosome surveillance[J]. Nature, 2023.
? Luo Y, Liu S, Xue J, et al. High-throughput screening of spike variants uncovers the key residues that alter the affinity and antigenicity of SARS-CoV-2[J]. Cell Discovery, 2023.
? Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022.
? Zhang Q, Zhang X, Zhu Y, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022.
? Li Y, Zhao L, Zhang Y, et al. Structural basis for product specificities of MLL family methyltransferases[J]. Molecular Cell, 2022.
? Wang D, Xu C, Yang W, et al. E3 ligase RNF167 and deubiquitinase STAMBPL1 modulate mTOR and cancer progression[J]. Molecular cell, 2022.
使用EasyScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AE311)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Yu Y H, Li W Q, Liu Y F, et al. A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize [J]. Cell, 2024.
? Shi Q, Xia Y, Xue N, et al. Modulation of starch synthesis in Arabidopsis via phytochrome B‐mediated light signal transduction[J]. Journal of Integrative Plant Biology, 2024.
? Wu K, Wang S, Song W, et al. Enhanced sustainable green revolution yield via nitrogen-responsive chromatin modulation in rice[J]. Science, 2020.
? Li S, Tian Y, Wu K, et al. Modulating plant growth–metabolism coordination for sustainable agriculture[J]. Nature, 2018.
? Lin J L, Chen L X, Wu W K, et al. Single-cell RNA sequencing reveals a hierarchical transcriptional regulatory network of terpenoid biosynthesis in cotton secretory glandular cells[J]. Molecular plant, 2023.
? Lin J L, Fang X, Li J X, et al. Dirigent gene editing of gossypol enantiomers for toxicity-depleted cotton seeds[J]. Nature Plants, 2023.
? Sheng C, Zhao J, Di Z, et al. Spatially resolved in vivo imaging of inflammation-associated mRNA via enzymatic fluorescence amplification in a molecular beacon[J]. Nature Biomedical Engineering, 2022.
? Mo J, Chen Z, Qin S, et al. TRADES: targeted RNA demethylation by suntag system[J]. Advanced Science, 2020.
