生物技术前沿一周纵览(2014年2月28日)

2014-07-02 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

醋酸可杀死高度耐药菌

分枝杆菌可以引起肺结核和麻风病。非结核分枝杆菌在环境中很常见(例如自来水),这些细菌能够抵抗常见的杀菌剂,它们形成的感染往往需要长达几个月的治疗。耐药性的结核杆菌(TB)会带来严重的生物安全问题,人们往往用氯漂白剂对TB培养物和临床样本进行消毒,但这样的漂白剂不仅有毒而且还有腐蚀性;市面上也有一些其他杀菌剂,但它们对于发展中国家来说过于昂贵。IVIC的一项新研究指出,醋酸将有望成为无毒又廉价的杀菌剂,帮助人们对付棘手的耐药分枝杆菌。醋里的活性成分(醋酸)能够有效杀死分枝杆菌,包括那些高度耐药的结核分枝杆菌(TB)。研究人员发现6%的醋酸溶液,只比超市里的食用醋浓度高一点,作用30分钟就能够有效杀死结核杆菌,包括那些能抵抗几乎所有抗生素的菌株。研究人员又检测了醋酸杀死脓肿分枝杆菌(M. abscessus)的能力,这是一种耐药性最高的非TB致病分枝杆菌,10%的醋酸作用30分钟即可有效消灭脓肿分枝杆菌。此外,研究人员还向醋酸中加入白蛋白和红细胞来模拟临床环境,发现醋酸依然有效,因此,醋酸有望用于临床或者分枝杆菌实验室中对医疗器械进行灭菌,或者处理培养物和临床样本。不过在这些实际应用之前,还需要进一步的深入研究。(mBio)

水稻中的杂种劣势研究

生殖隔离在物种形成过程中发挥重要作用。杂种劣势是一种被科学家长期忽略、但在自然界广泛存在的重要生殖隔离形式。对杂种劣势遗传和分子机理的研究,将加深我们对生殖隔离和物种形成的理解。此外在杂交育种过程中,育种家在许多作物中都发现了杂种劣势现象,从而阻碍了我们对杂种优势的充分利用。因此,对杂种劣势的遗传和分子机理研究具有重要意义。在一项新研究中证实,两个不相容显性基因座Hwi1和Hwi2上的3个基因,有可能决定了水稻种间杂种中高温依赖性的杂种劣势表达,这是在单子叶植物中首次分离出与杂种劣势有关的基因。Hwi1基因座上包含有两个富含亮氨酸重复序列类受体激酶(LRR–RLK)基因:25L1和25L2,它们为海南普通野生稻(Oryza rufipogon)所特有,诱导了杂种劣势。Hwi2是一种主要分布在亚洲栽培稻品种特青(Oryza sativa)上罕见等位基因,编码了一种分泌型的类枯草杆菌蛋白酶。功能分析结果表明同时携带Hwi1和Hwi2可触发自身免疫反应,阻碍根的形成以及破坏茎干生长,从而使绝大多数植株在进入生殖生长前发生死亡,阻碍了物种间正常的遗传交流,形成生殖隔离。这些研究结果增进了我们对于生殖隔离机制的认识,有可能对水稻育种产生重要的影响。(Nature Communications

蓖麻bZIP家族基因鉴定与表达分析

bZIP(basic leucine zipper)转录因子广泛分布于真核生物中,在植物中涉及多种生物进程,其中ABF亚族更是ABA信号途径中重要的调控因子。蓖麻是双子叶胚乳型植物的典型代表,是大戟科中重要的油料作物,其种子油被广泛地应用在工业上。研究人员发现bZIP转录因子可能参与ABA调控蓖麻油脂合成信号途径,为此研究人员在蓖麻全基因组中鉴定得到蓖麻bZIP家族所有成员,进一步对蓖麻bZIP家族基因结构、蛋白质结构、二聚化特性、进化以及表达谱分析。对拟南芥和蓖麻中bZIP成员的系统发生分析,发现二者既存在同源性,又在进化中有基因丢失现象。基于DGE高通量表达测序数据以及公开的蓖麻五个组织RNA-Seq数据分别对蓖麻bZIP基因的组织表达模式分析,得到种子特异性表达的或者潜在与油脂相关的基因。该研究结果为了解bZIP转录因子的结构和功能提供了重要信息,同时也为揭示蓖麻bZIP基因与蓖麻生长和发育,尤其是在种子储存物质累积中的作用提供了线索。(Planta

标绘酵母基因差异的新方法

很多DNA变体通过改变一个或几个基因的表达水平来影响表现型,因此人们目前对标绘这些“表达量化性状位点”(eQTL)非常关注。这篇论文介绍了一个新的eQTL标绘(mapping)方法,它设计用来克服现有方法的局限性(现有方法所关注的是RNA或蛋白丰度)。该新方法依靠GFP(绿色荧光蛋白)标记来测定酿酒酵母中的单细胞蛋白质丰度。然后,用混合测序(Pooled sequencing)方法来对数千个蛋白丰度高和蛋白丰度低的人的整个基因组中的等位基因频率进行比较。结果发现,对一个给定的基因来说,在影响mRNA和蛋白丰度的等位基因(位点)之间存在密切对应关系,同时该项研究也识别出了影响多个蛋白的热点位置,后者对基因调控网络有深远影响。(Nature

定域化因子SpmX决定细菌形状


目前对不同细菌形态的形成机制还很不了解。在这项研究中,Yves Brun及同事发现Caulobacter 和 Asticcacaulis sp.两种细菌的spmX基因(它编码溶菌酶家族的定域化因子SpmX)是对细胞形态有重要影响的一个发育调控因子。spmX决定向细胞被膜(cell envelope)的柄状延伸(stalk-like extension)的位置是在两极还是在两侧,而这两个位置的差异正是区别Caulobacter 和 Asticcacaulis的特点。系统发生分析显示,spmX 一个特定区域的逐步演变导致一个新功能的获得和SpmX蛋白的定位,从而驱动“柄位置”(stalk position)的依次转变。(Nature

螳螂虾独特辨色法

螳螂虾作为一种甲壳纲动物,似乎用一种截然不同的新方式察觉颜色。一项最新研究发现,螳螂虾的眼睛里有12种不同类型的感受器,每一种感受器能接收不同的波长。而人类和蜜蜂眼睛里仅有3种感受器,主要依靠大脑进行颜色分辨。为解析螳螂虾对颜色分辨的独特机制,研究人员对一种螳螂虾进行了训练,将食物和一种特定的有色光关联,让螳螂虾熟悉该有色光的单一波长,之后,研究人员又引入了一种新颜色。新颜色逐渐变得和代表食物的有色光越来越接近,直到螳螂虾再也无法区分这两种波长。螳螂虾能区分诸如橙色与黄色这两种单一色,而这两种颜色中间的差别对螳螂虾来说可忽略不计。研究人员认为,为了能快速感知颜色,螳螂虾“牺牲”了辨别颜色时的准确性。该方法有助于螳螂虾节省脑力,使其能在五颜六色的珊瑚礁中更快速地发现朋友、敌人及猎物。(Science)

共享柔韧让动物海阔天空

人类制造的任何东西都无法像水母一样有效地穿梭于水中。科学家发现,水母的每个触手都能创造出压力系统:从水母钟形身体前部旋转的低压涡旋,会遇上形成于其身后的高压膨胀。这种压力梯度拉动着水母轻松地在水中穿梭。过去两年间进行的水母推进力研究,揭示了让这种半透明动物有效运动的一个重要结构特点:柔韧。但是,水母并不是唯一发现运用柔韧的动物。一项新研究调查了59种动物具有推进力的四肢,从虎鲸的鳍到飞蛾和蝙蝠的翅膀,再到海蛞蝓的翼状脚。柔韧性不仅无处不在,并且经过了精妙的调整。无论动物生活在空气中还是水中,无论它是利用皮肤、羽毛还是胶状襟翼推动自己前进,四肢拥有推进力的所有动物似乎有相同的柔韧设计约束:在稳定动作中,结构长度的约1/3弯曲,弯曲角范围从15度到40度。描述的这种精密的“生物形态空间”并不是共享基因的结果,但相同的解决方案被重复了无数次。(Nature Communications

发现与大豆发育相关联基因GmFT4

中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子设计育种重点实验室夏正俊研究组继成功克隆了大豆生育期基因E1后,在E1基因的作用机理研究方面取得了新的进展,发现了一个与E1表达相关联的基因GmFT4。在不同的大豆品种中,E1的基因型及表达量都与GmFT4的表达量显著相关。GmFT4在长日条件下诱导表达,并呈现一定的节律性,且这种节律受光调节,但在短日条件下表达受抑制。近年来研究表明FT蛋白为被子植物中的“成花素”,在植物叶中产生,通过输导组织运输到茎顶端分生组织,促进植物开花。GmFT4虽然属于FT家族蛋白,但功能与GmFT2a/5a相反,是大豆开花的抑制因子。将GmFT4在模式植物拟南芥中过量表达可抑制拟南芥开花。据此推测,GmFT4可能在E1调控大豆开花通路中起重要作用,研究人员同时指出大豆中开花抑制因子GmFT4与开花促进因子GmFT2a/5a之间的平衡,决定着大豆的开花与成熟。(PLOS one

来源:基因农业网

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