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【客户文献】何对某个感兴趣的基因进行研究?不妨看看这篇!

2019-06-18
中科新生命
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中科院植物生理生态研究所巫永睿研究组,一直从事的是是玉米籽粒发育的生化遗传学、表观遗传学和玉米种子遗传改良方向的研究。该课题组在这些领域取得了一系列研究成果,多篇文章发表在《The Plant Cell》、《PNAS》等核心期刊上。

近期巫永睿研究组在《Plant Cell》上又发表了一篇题为“MaizeOxalyl-CoA Decarboxylase1 Degrades Oxalate and Affects the Seed Metabolome andNutritional Quality”的研究论文。该研究揭示了玉米草酸降解途径中的关键酶—草酰辅酶A脱羧酶参与籽粒储藏物质积累和营养品质形成的分子机理。其中,中科新生提供了非靶代谢组学和靶向能量代谢的检测服务。

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Plant Cell IF=8.228

草酸存在于绝大多数生物体内。草酸在调控金属胁迫,离子平衡和昆虫防御等方面起积极作用。适量的草酸对于植物来说是有益的,而过量的草酸却是有害的,不但会影响细胞的生长并且还会影响营养品质。因此更好地了解草酸生物合成和降解的机理,对作物的遗传改良具有理论和实践意义。目前有报道指出植物体内存在草酸合成和降解途径,其中一条降解途径由四种酶共同作用,分别草酰辅酶A合成酶、草酰辅酶A脱羧酶、甲酰辅酶A水解酶和甲酸脱氢酶。草酰辅酶A合成酶可以催化草酸形成草酰辅酶A,接着草酰辅酶A在脱羧酶的作用下形成甲酰辅酶A。草酰辅酶A合成酶在多种植物中均被发现,然而却未有草酰辅酶A脱羧酶的报道,在农作物玉米中,草酸的降解代谢途径还未知,草酸与玉米籽粒发育,营养物质存储和品质调控的关系也不清楚。

在此项研究中,巫永睿研究组克隆了玉米草酰辅酶A脱羧酶(Oxalyl-CoA Decarboxylase1,OCD1)基因,并对其进行了基因突变。研究结果显示:

1. 该基因突变以后籽粒胚乳呈现出粉质的表型,同时籽粒的储存物质合成和粒重也发生下降。

2. 体外和体内的酶活实验证实草酰辅酶A脱羧酶可以降解草酰辅酶A产生甲酰辅酶A和二氧化碳。同时,研究人员还发现早先克隆的玉米经典高赖氨酸突变体基因opaque7(o7)编码草酰辅酶A合成酶,并证明O7可以催化草酸形成草酰辅酶A。

3. 靶向和非靶向代谢组学分析发现,玉米草酰辅酶A基因突变后籽粒胚乳的能量代谢、糖类、氨基酸以及激素含量均受到显著影响。

该项研究阐明了玉米草酸代谢的前两步反应、并揭示了草酸降解途径与籽粒胚乳发育,代谢和营养品质的关系,为将来遗传改良草酸含量较高的蔬菜(如菠菜等)提供了候选基因和分子机制。

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草酰辅酶A脱羧酶突变体籽粒表型、酶活验证和作用模式图

小编心得

1.  经典的研究思路

如何对某个感兴趣的基因进行研究呢?不妨参考这篇文章。作者在锁定关注的基因之后,就对其进行突变。首先观察基因突变之后表型上的变化;接着设计了一系列体内体外实验对基因的功能进行验证;最后回到代谢层面揭示基因突变所引起的代谢变化。总的来说这篇文章展示的研究思路“基因突变-表型观察-功能验证-代谢变化”可谓是非常经典和完整的,值得学习和借鉴。

2.  客户文献推荐

近两年中科新生命客户发表了多篇高分文章。小编在此跟各位老师推荐2篇农口方向的高分文章,推荐的理由是因为小编觉得这些文章的研究思路值得参考和套用。

1. QuantitativePhosphoproteomic and Metabonomic Analyses Reveal GmMYB173 Optimizes FlavonoidMetabolism in Soybean under Salt Stress. MCP.2018(IF=6.54)

磷酸化蛋白质组学和代谢组学揭示GmMYB173转录因子能优化盐胁迫下大豆黄酮类代谢

详细内容点击链接:【修饰专栏】MCP-磷酸化修饰与非靶代谢在大豆盐胁迫中的应用

2. Oral secretions from Mythimnaseparata insectsspecifically induce defence responses in maize as revealedby high dimensional biological data. PLANT CELL ENVIRON. 2016(IF=6.169)

转录+蛋白+代谢三组学联合揭示玉米受食草昆虫攻击的响应机制

详细内容点击链接:【 APT客户文章IF 6.169】三组学联合分析生物胁迫