在长波长反常散射解析猪伪狂犬病*G-四链体结构方面取得新进展
近日，国际学术期刊NucleicAcidsResearch在线发表了华中农业大学位灯国教授团队和英国伦敦大学学院（UCL）GaryNParkinson、英国Diamond光源合作研究成果，题为“Nativedenovostructuraldeterminationsofnon-canonicalnucleicacidmotifsbyX-raycrystallographyatlongwavelengths”。研究采用长波长反常散射解析了猪伪狂犬病*IEUTRRNAG-四链体结构，为靶向RNAG-四连体的药物设计奠定了结构基础。
前期，位灯国教授团队在猪伪狂犬病*（PRV）IEUTR鉴定出调节基因表达和病*复制的G-四链体可形成序列（RNABiol.;17(6):-）。在本研究中，该团队借用英国Diamond光源长波长X射线衍射线站I23（衍射波长：2.7–4.96），解析了3个非经典的核酸新结构:（i）以G-四链体结构中钾离子作为散射体，采用钾离子单波长反常散射方法（K-SAD），解析了PRVIEUTRRNAG-四链体与小分子TMPyP4的复合物结构；（ii）组合K-SAD和晶体含有的钴离子的单波长反常散射（Co-SAD），解析了PRVDNAG-四链体晶体结构；（iii）组合P-SAD和Br-SAD（传统溴代衍生物），解析了人端粒序列的i-motif结构。这个研究充分展示了长波长反常散射在晶体结构解析中的优势。卟啉TMPyP4稳定核酸G-四链体，具有很强的生物活性。该工作首次揭示出TMPyP4与RNAG-四链体的互作的晶体结构，为靶向RNAG-四连体的药物设计奠定了结构基础。
植物科学技术学院博士研究生张雅姝和英国Diamond光源KamelElOmari为论文的第一作者，理学院位灯国教授和伦敦大学学院药学院GaryNParkinson为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、华中农业大学科技自主创新基金、中央高校基本科研业务费等项目资助。
在油菜开花期遗传机制方面研究取得新进展
近日，华中农大植物科学技术学院王晶副教授课题组在JournalofExperimentalBotany杂志发表题为“TransposoninsertionswithinallelesofBnaFLC.A10andBnaFLC.A2areassociatedwithseasonalcrop-typeinrapeseed”的研究论文，相关研究揭示了BnaFLC.A10和BnaFLC.A2启动子区不同转座子插入后导致的转录水平变化，由此决定甘蓝型油菜对春化的需求，并影响生态型分化的遗传机制。
本研究中，对三种典型生态型油菜等位基因序列的分离、比较发现，BnaFLC.A10启动子区除冬性油菜中已发现的MITE转座子外，在半冬性油菜和春性油菜中分别具有一个4.kbhAT和一个5.kbLINE转座子；半冬性油菜BnaFLC.A2启动子区具有一个已知的2.kb的插入，而在春油菜中，其第一内含子中具有一个bp插入。不同转座子的插入与两个基因在三种类型油菜春化前叶片中的表达量、春化过程中表达的动态变化及开花时间相对应。MITE转座子的插入起到了增强子的作用，而5.kbLINE和bp的插入则分别导致了两个基因的沉默。遗传分析表明，带有MITE的BnaFLC.A10和不带任何插入的BnaFLC.A2均可以显著推迟春油菜的开花时间，两个位点同时存在使得开花时间进一步推迟，但不足以使春性油菜转变为冬性油菜。对包含有份甘蓝型油菜自然群体的单倍型分析表明，带有MITE的BnaFLC.A10是决定甘蓝型油菜较强春化需求和晚开花的关键基因；无MITE存在时，不具任何插入的BnaFLC.A2则是决定春化需求、影响开花时间的关键基因。上述结果为油菜不同生态亚型分化的遗传解析奠定了基础，也为油菜的生育期改良提供了参考。
植物科学技术学院硕士研究生殷帅和万明为论文共同第一作者，王晶副教授为论文通讯作者。本研究受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和“”计划的资助。
在番茄果实颜色研究中取得新进展
近日，华中农大园艺植物生物学教育部重点实验室番茄团队在NewPhytologist发表题为“GREENSTRIPE,encodingmethylatedTOMATOAGAMOUS‐LIKE1,regulateschloroplastdevelopmentandchlorophyllsynthesisinfruit”的研究论文，克隆了番茄果实颜色GS基因位点，揭示了转录因子TAGL1调控番茄果实颜色形成的分子机理。
该研究中，通过对份番茄核心种质资源性状调查，其中7份材料果实表现为条斑表型，因此条斑性状属于稀有变异，在目前育种材料中保存下来。研究团队通过全基因组关联分析（GWAS）结合连锁群体图位克隆的方法，运用表达分析和转基因等分子生物学技术，克隆并鉴定了TAGL1基因调控番茄条斑的形成。通过GWAS分析，与条斑表型相关的显著性主效SNP位于SL2.50ch07_(P=2.e-)，落在TAGL1的第二内含子中。通过F1表型和F2连锁群体分离比统计，表明番茄条斑表型为隐性性状，是由单基因控制。利用图位克隆，将目标基因锁定在M和M两个标记之间，两标记物理距离大约93-Kb，有11个基因，11个基因表达量测定表明有且只有TAGL1在浅绿条斑中表达量显著性高于绿条斑。在条斑突变体gs中，利用转基因技术获得TAGL1超量转基因系和敲除系的果实都表现为无条斑表型。在绿熟阶段，相比对照gs，超量系果实表皮中叶绿素含量显著性减少，敲除系果实表皮中叶绿素含量显著性增加，这与TAGL1在浅绿条斑和绿条斑中的差异性表达相吻合。通过RNA-Seq、ChIP-Seq和双荧光素酶实验表明，TAGL1影响叶绿素合成及叶绿体发育相关基因的表达。
通过对7份商业番茄品种及LA（AC背景，果实表现为条斑表型）对SNP（SL2.50ch07_）分析，表明此SNP与条斑性状紧密连锁，暗示着甲基化这种表观修饰是由DNA水平上序列差异引起的。在浅绿条斑和绿条斑中进行小RNA的高通量测序，从TAGL1的第二内含子中MITE转录出来的siRNA在绿条斑中表达高于浅绿条斑，此siRNA可能参与影响TAGL1启动子甲基化。
在条斑番茄品种中，TAGL1仅在果实表达差异性表达，产生了条斑的表型，丰富了番茄果实颜色类型。针对保守的SNP，研究团队开发了标记，可以用于分子标记辅助选择育种。
华中农业大学番茄课题组的博士研究生刘根忠为第一作者，张余洋教授为通讯作者。
在水稻酸性磷酸酶研究中取得新进展
近日，华中农大资源与环境学院植物营养生物学团队在国际植物学期刊JournalofExperimentalBotany在线发表了题为”Purpleacidphosphatase10cencodesamajoracidphosphatasethatregulatesplantgrowthunderphosphate-deficientconditionsinrice”的研究论文，揭示了水稻中一种主要的分泌型酸性磷酸酶OsPAP10c，突变该基因显著降低了水稻根系表面和分泌至环境中的酸性磷酸酶活性，利用其自身启动子提高OsPAP10c表达，能显著促进水稻生长和和单株产量。
本研究中，团队利用CRIPR技术创制了水稻OsPAP10c突变体。通过对OsPAP10c突变体的研究，研究在植物中首次发现，突变一个酸性磷酸酶基因能够同时显著降低植物根系表面结合的酸性磷酸酶活性和向环境中分泌的酸性磷酸酶活性。
在前期研究中，利用组成型启动子超表达OsPAP10c，发现能显著提高水稻分泌型的酸性磷酸酶活性和有机磷的利用能力，但是在不同的供磷水平下，超表达OsPAP10c均不能促进植株生长和产量提高（Luetal.,,Plant,CellandEnvironment）。据此推测，这可能是由于组成型启动子超表达OsPAP10c，使非靶向组织中酸性磷酸酶活性增加从而造成转基因植物生长受到抑制。由于OsPAP10c是一个在根系中特异性受缺磷诱导表达的基因，在本研究中尝试利用OsPAP10c自身启动子提高该基因表达。
结果表明，OsPAP10c自身启动子也能显著提高OsPAP10c的表达和水稻的酸性磷酸酶活性，但是与组成型启动子相比，自身启动子超表达材料中OsPAP10c的转录水平和酸性磷酸酶活性均低于组成型启动子超表达材料。通过营养液水培和田间实验研究，研究证明自身启动子超表达OsPAP10c材料的根系和生物量在不同磷水平下均优于野生型和组成型启动子超表达材料，进而促进水稻的生长和单株产量。
总体而言，本研究发现了水稻中一个特异性的酸性磷酸酶基因，并通过转基因实验表明，使用自身启动子过表达特异的酸性磷酸酶基因，可能更适用于磷高效转基因育种，为将来研究提供了一个新的思路。
该研究由国家自然科学基金资助，华中农业大学博士研究生邓素仁为本文的第一作者，王创研究员为通讯作者。
由于篇幅所限，今天所分享的仅为近期华中农业大学科学研究成果的一部分。更多科研动态，欢迎点击文末“阅读原文”，浏览华中农业大学南湖新闻网科学研究专题进一步了解。
供稿
张雅姝殷帅刘根忠邓素仁
原标题：《华中农大近期科学研究进展》