Liu et al., 2018, The Plant Journal

真核生物中,磷脂醯膽鹼不僅為構成生物膜的主要組成份,同時對生物體有多種功能性的角色。在植物裡,存在一種特別的磷酸基甲基轉移酶,其可催化磷脂醯膽鹼的前驅物-磷酸醯膽鹼的生合成。然而在阿拉伯芥中,我們尚未清楚是否磷酸基甲基轉移酶之同功酶參與磷脂醯膽鹼的生合成。由中村友輝博士所領導的團隊證實,在阿拉伯芥中,兩種磷酸基甲基轉移酶的同功酶,PMT1及PMT3,共同參與磷酸醯膽鹼之生合成。PMT1及PMT3雙重基因剔除的植物僅含極微量的磷酸醯膽鹼,且影響磷脂醯膽鹼的生合成,同時發現此其葉子的維管素發育未完全,進而影響葉子發育。本研究顯示在阿拉伯芥中,PMT1及PMT3對於磷酸醯膽鹼、磷脂醯膽鹼的生合成,以及維管素發育的高度關聯及重要性。

Hsieh et al., 2018, Scientific Reports

圖一、十天大的水稻幼苗長在含氮(+N)或缺氮(-N)水耕液中的性狀。

 

謝明勳老師實驗室最近的研究發現,水稻根部缺氮時Glutamine的含量會快速地下降,因此,有些缺氮反應可能會透過Glutamine含量的變化來調節。另外,藉由基因體的分析,謝老師實驗室進一步發現,水稻根部缺氮時,會很快地調控與碳/氮代謝、荷爾蒙訊息傳導、代謝物運輸蛋白、以及氧化逆境有關基因的表現,這些基因可能直接或間接調控水稻在缺氮環境下的生長與發育(圖一)。參與這項研究的人員包括謝秉翰、甘佳正、吳欣瑜、楊琇淳等人。(http://www.nature.com/articles/s41598-018-30632-1)

He et al. Plant Physiology 2018

花粉管順利生長對於雙重受精是重要的,了解花粉管基因的生物功能將為這一關鍵過程中的調控機制提供新的見解。趙光裕實驗室博士生何秀鑾同學根據先前實驗室轉譯體學的研究(Lin et al. Plant Cell 2014),獲得經授粉作用誘導大量表現於在花柱內生長花粉管的基因 SAUR62SAUR75。SAUR62 和 SAUR75 蛋白質位於花粉管內的細胞核。同質結合突變株 saur62/-saur75/- 和 SAUR62/75 RNAi 轉殖株的果莢內有許多不孕的種子。進一步分析發現 saur62saur75RNAi的花粉活力是正常的,但是其體外、體內花粉管生長是有缺陷並且花粉管尖端呈現分支的型態。利用花粉專一表現 SAUR62/75-GFP 轉植株的花朵進行免疫沉澱實驗及後續蛋白質身份鑑定,我們發現核醣體蛋白質 RPL12 家族可能是 SAUR62 和SAUR75 交互作用的蛋白質。再藉由酵母菌雙雜合系統和雙分子螢光互補分析實驗證明SAUR62 和 SAUR75 可以和核糖體蛋白質 RPL12 交互作用。多聚核醣體圖譜實驗顯示saur62saur75rpl12cRNAi 植株所收集花朵中80S核醣體減少且著要源自於花柱內生長花粉管,推測 SAUR62 和 SAUR75 參與花粉管生長時期體內核醣體的組裝。為了證實SAUR62/75在花粉管生長時轉譯作用的角色,我們通過 iTRAQ 分析野生型與 RNAi 植株的花朵內總蛋白質組成的變化,結果顯示參與花粉管壁生成和肌動蛋白骨架的蛋白質表現量顯著降低,而這些蛋白質為花粉管生長維持其管壁的彈性扮演重要角色。與野生型花粉管比較,我們在 RNAi 花粉管發現脫酯化和酯化果膠以及肌動蛋白質的位置發生顯著異常分布。我們的研究結果證實 SAUR62/75 及其交互作用蛋白質 RPL12 家族成員,在花粉管生長過程中期內的核醣體組裝扮演重要角色,進而影響花粉管的生長和隨後的授精作用是至關重要 (He et al. Plant Physiology 2018)

Huang et al., 2018, Plant Physiology

植物受光週期誘導的開花機制主要藉由葉部產生的長距離移動訊息:開花素和開花拮抗素所調控。這兩種功能相反的遠距訊息分子屬於PEBP基因家族中不同的分支。在許多植物中的研究顯示,開花素蛋白質可以由葉子長距離運輸至頂芽調控開花,但開花素和開花拮抗素的mRNA是否為長距離運輸的信號仍然存在爭議。本所余天心實驗室利用嫁接實驗證明,菸草中開花拮抗素同源基因的mRNA亦可經由嫁接由砧木移動至接穗,進而影響接穗的開花時間。利用菸草和番茄的異種嫁接實驗顯示,在菸草和番茄中PEBP基因家族FT-,TFL1- 和MFT- 三個分支中多個成員的mRNA均可長距離移動。由於演化上,FT-,TFL1- 分支是由MFT- 中演化而來,三個分支都存在可移動的mRNA推測PEBP mRNA可能在演化早期就演化出長距離移動的能力(Huang et al., Plant Physiol., 2018)

Singh et al., 2018, Scientific Reports

圖一、阿拉伯芥ACR11可能藉由感應Glutamine,來調控ROS與SA相關的抗病反應。

謝明勳老師實驗室最近的研究發現,阿拉伯芥ACR11蛋白質可能具有感應Glutamine的功能。植物的Glutamine是一種功能性的胺基酸,既可以提供植物營養,也可以透過一些訊息傳導的途徑,來調控植物的生長與發育。謝老師實驗室最近的研究發現,阿拉伯芥acr11突變株累積了較高的ROS與SA,同時具有較高的抗病能力。根據這些研究結果與先前的文獻,謝老師的團隊提出了ACR11可能藉由感應Glutamine,來調控植物的生長與抗病機制的假說(圖一)。參與這項研究的人員包括夏許、宋姿瑩、鍾翠芸、林紹伃、林桑竹、廖若倩、謝瑋育等人。

Hsu et al., 2018, Epigenomes

圖:研究水稻再生時的甲基化與基因轉錄變異。

粳稻與秈稻於不同再生時期(胚胎、癒傷組織、分株培養癒傷組織以及再生成功與失敗的癒傷組織),樣本收集後進行甲基化基因體及轉錄體定序。分析顯示,粳稻與秈稻的甲基化模式與基因表現模式依品系有著顯著分群,表示DNA甲基化可能是調控此二品系再生效率不同的因素之一。

粳稻(TNG67)與秈稻(IR64)的再生效率基於環境引發的體細胞變異(somaclonal variation)而有著顯著的差異。體細胞變異的產生可能部分歸因於表觀遺傳因素,例如DNA甲基化。此研究中,我們假設DNA甲基化是造成體細胞變異的因子,進而造成粳稻與秈稻的再生效率不同。我們收集水稻再生不同時間點的樣本:胚胎、癒傷組織、分株培養癒傷組織以及再生成功與失敗的癒傷組織,進行全基因體DNA甲基化及轉錄體分析。我們發現在癒傷組織形成之初有甲基化程度上升的現象,於再生開始時下降,而甲基化程度變異的位置大致上是隨機的,但也有部分位點在癒傷組織培養後期有持續性甲基化。於不同品系中我們各發現存在有不同的甲基化變異區,顯示不同品系的再生效率可能起因於這些不同的甲基化變異區。而這些甲基化變異區多半位於逆境反應與發育的分子調控路徑。此研究結果提供水稻組織培養時,各時期表觀遺傳與基因表現的圖譜,可作為水稻培養的參考依據。

中央大學生命科學系與中研院植微所合作碩士班學程招生時程(請見附件海報)。請老師鼓勵有興趣的學生報考,謝謝。

甄試-10月上旬;筆試-每年12月上旬

(報名時間待學校通知再行公告)