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       2025年2月12日，中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所/玉米等作物種質創(chuàng)新及分子育種全國重點實驗室主任謝旗研究員課題組、中國農業(yè)大學于菲菲教授課題組以及中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所/崖州灣國家實驗室李家洋院士課題組合作在《CELL》雜志在線發(fā)表了題為Resistance to Striga Parasitism through Reduction of Strigolactone Exudation的研究論文，研究過程中使用九圃植物培養(yǎng)箱進行育種孵化，首次揭示了缺磷環(huán)境促進作物SL外排的生理現(xiàn)象，并解析了其分子機制，填補了通過調控SL外排控制獨腳金寄生研究領域的空白。

文獻引用的九圃產品

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.022

      為探究缺磷條件下高粱誘導獨腳金寄生的生理過程，研究團隊創(chuàng)建了高粱水培缺磷模擬實驗系統(tǒng)，并發(fā)現(xiàn)在缺磷處理下高粱根系和水培液中SL含量顯著升高。進一步通過缺磷處理和SL處理高粱根系轉錄組測序聯(lián)合分析，確定了ABC轉運蛋白家族編碼基因SbSLT1和SbSLT2為高粱SL外排轉運蛋白的候選基因。SbSLT1和SbSLT2受到缺磷和SL處理顯著誘導表達，表達模式、原位雜交等實驗表明SbSLT1和SbSLT2主要在高粱根系表皮細胞表達，符合其外排SL到土壤中的功能特性。

圖1  高粱中兩個推定的內酯轉運蛋白SbABCG36和SbABCG48的鑒定

      研究團隊利用酵母、爪蟾卵母細胞以及擬南芥異源表達系統(tǒng)，證實了SbSLT1和SbSLT2均具有顯著的SL轉運活性。進一步探究發(fā)現(xiàn)它們的同源蛋白SbSLT1-LIKE和SbSLT2-LIKE均不具備SL轉運活性，強調了SbSLT1和SbSLT2在高粱ABCG家族轉運蛋白中的SL轉運功能特異性。為深入解析SbSLT1和SbSLT2轉運SL的分子機制，研究團隊利用AlphaFold結合HOLE對SbSLT1和SbSLT2在細胞膜上形成的SL轉運通道進行了預測，結合實驗結果最終確定了SbSLT1-F693和SbSLT2-F642為關鍵氨基酸位點，有趣的是，同源蛋白SbSLT1-LIKE和SbSLT2-LIKE并不存在該保守氨基酸位點，這也解釋了二者不具備SL轉運活性的現(xiàn)象。通過蛋白序列比對發(fā)現(xiàn)，單子葉植物中SbSLT1和SbSLT2的同源蛋白與已知的雙子葉SL轉運蛋白均具有該保守苯丙氨酸位點，說明在單雙子葉植物中可能存在保守的SL轉運機制。

圖2  SbABCG36和SbABCG48作為SL輸出器

      進一步構建高粱SbSLT1和SbSLT2基因編輯敲除株系進行功能驗證，發(fā)現(xiàn)敲除突變體材料的根系分泌物中SL含量較對照株系顯著降低，且利用該分泌物處理獨腳金種子，萌發(fā)率顯著下降。田間小區(qū)實驗發(fā)現(xiàn)突變掉SbSLT1和SbSLT2基因的高粱寄生率降低了67-94%以上，同時高粱的產量損失減少了49%-52%。

      因此，SbSLT1和SbSLT2基因在提升作物抗寄生能力，減少寄生對作物造成的損失方面具有顯著的應用潛力。這項研究為高粱、玉米等經濟作物抗獨腳金等寄生植物寄生問題提供了新的解決策略，為應對寄生植物對全球經濟損失和糧食安全威脅具有重要戰(zhàn)略意義。

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