生物技术前沿一周纵览(2014年4月25日)

2014-06-28 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

测序鉴定小白菜花粉发育阶段miRNAome
 
花粉发育是开花植物生命周期的一个重要过程,也是影响农作物种子的产量和质量的主要因素。microRNAs(miRNAs)是有调节功能的内源性非编码小分子RNA,是植物生长过程中发育和应激反应过程中必不可少的。然而,目前对miRNA在开花植物有性生殖上的功能了解有限。为此,研究人员对参与花粉发育过程的miRNA做了深入探索。首先构建两个独立小RNA文库,分别来自小白菜(Brassica campestris ssp. chinensis)雄性不育系(Bcajh97-01A)和雄性可育系(Bcajh97-01B)的花蕾,进行高通量测序分析。鉴定出8个来自已知miRNA前体另一条臂上的新miRNA,54个新的保守miRNA以及8个新的miRNA。发现了25对新的miRNA/miRNA。同时还发现在所有已确定的miRNA,18个差异表达的miRNA在Bcajh97-01A和Bcajh97-01B的花蕾之间有超过两倍的改变。qRT-PCR分析表明,大多数差异表达的miRNA在Bcajh97-01B的花蕾中优先表达。降解组测序分析表明,共有7个miRNA的15个靶基因被鉴定出来。上述发现综述了与花粉相关的潜在miRNA以及miRNA与它们靶基因的相互作用,这为探索miRNA在花粉发育过程中发挥的作用提供了重要的线索。(BMC Genomics
 
 
利用转基因技术培育耐旱棉花取得进展
 
新疆是棉花的主产区。在棉花主栽区,干旱和土壤盐渍化是影响棉花产量的主要因素。在严重干旱情况下,棉花会出现生长缓慢以及落蕾落铃等现象,从而严重影响棉花的生产。随着该区淡水资源的逐年匮乏和气候变暖,采用转基因技术培育耐旱棉花具有重要的战略意义。目前,棉花的转基因工作主要集中在抗虫棉方面,而采用转基因技术创制耐旱棉花的工作在国内外尚处起步阶段,国内外仅见几例获得耐旱性提高转基因棉花的报道。研究人员通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TaMnSOD基因,利用转基因技术遗传转化到新疆主载棉花品种中,获得T4代转基因株系,通过形态及生理生化检测证实转基因株系具备更强的抗旱性。有关大田节水试验正在进一步进行中。研究为新疆棉花育种提供了抗旱性能显著提高的转基因棉花新材料,加快了新疆抗旱棉花新品种培育进程。(Molecular Breeding
 
 
首张苎麻分子标记遗传图谱绘制成功
 
苎麻是我国特色的天然纤维作物,其产量、品质等重要农艺性状都是数量性状,容易受到环境的影响,遗传基础难以界定。长期以来,苎麻的育种都是以常规育种为主,具有周期长、改良性状目的性不强等缺点。随着生物技术的快速发展,分子设计育种已经被广泛用于水稻等主要作物的性状改良,但苎麻的分子生物学技术发展一直相对比较落后。我国科研团队率先开展了苎麻的转录组测序,成功绘制了首张苎麻分子标记遗传连锁图谱,该团队还同时完成了苎麻纤维产量相关性状的数量性状位点(QTL)定位。上述成果将可直接应用于苎麻的分子标记辅助选择育种工作,对未来我国苎麻产业发展意义重大。(PLoS One)(Molecular Breeding
 
 
SWEET9蔗糖运输蛋白是花蜜分泌的关键
 
花蜜在植物与昆虫之间的相互作用中是一个重要因素,介导授粉和防卫性互惠。花蜜的功能和组成已很清楚,但花蜜分泌的机制此前仍不确定。科学家对三种开花植物所做的这项研究中发现,蔗糖磷酸盐合成酶在花蜜中高度表达,是花蜜的蔗糖成分的合成所必需的。运输蛋白SWEET9介导蔗糖从蜜腺薄壁组织中的生成点向蜜腺的细胞外空间的输出。(Nature
 
 
寄主植物与病原菌博弈的分子机制
 
自然界的寄主生物与其病原物之间时刻都在进行着博弈。稻瘟病既是农作物中最重要的真菌病害之一,又是研究寄主生物与病原物相互作用的模式系统。如何了解和把握寄主植物与病原菌的相互作用及其共进化的分子机制,是植物病理学、植物遗传育种学以及微生物学研究领域的核心问题。科研人员以稻瘟病菌无毒基因AvrPik和水稻稻瘟病抗病基因Pik为研究对象,利用群体遗传学及进化生物学等手段,通过构建稻瘟病菌无毒基因AvrPik所有可能的人工突变体,揭示了该基因在我国不同稻作区稻瘟病菌群体中的遗传结构特征;构建了该基因由来的生理小种与其基因型的准确关系;推定了决定生理小种专化性抗性的重要核苷酸位点;证实了该基因在自然界群体中的进化途径。该研究首次阐明了寄主植物的抗病基因与病原菌的无毒基因之间存在的具有不同进化尺度的阶梯性博弈的分子机制。(Molecular Plant-microbe Interactions
 
 
鳟鱼基因组有助于了解脊椎动物演化
 
通过对虹鳟鱼的全基因组序列分析来研究大约1亿年前发生在虹鳟鱼身上的一次罕见的基因组加倍事件以来的基因演化速度。全基因组复制(WGD)事件是当一个基因组突然加倍时发生的。虽然这个过程对脊椎动物演化有重要后果,但我们对它却很不了解,因为大多数已知的WGD事件都极为古老。虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)为研究基因组加倍的演化后果提供了一个独特平台,因为它经历了一个相对来说时间较近的WGD事件。科学家利用来自虹鳟鱼的基因组序列和基因表达数据发现,虽然全部蛋白编码基因中大约有一半自从其WGD事件以来已被删除,但微RNA基因几乎全部作为复制版本被保留了下来。并且,在胚胎发育和神经突触发育及功能中所涉及的基因被优先保留了下来。这表明,WGD之后的基因演化是一个有条不紊的过程,它对了解脊椎动物基因组的演化有重要意义。与这些变化相关的时间点也意味着,这样一个事件之后的基因演化是一个比以前所认为的慢很多的过程。(Nature Communications
 
 
6种不同海拔生存犬类全基因组测序
 
为了揭示犬类适应高海拔低氧环境的遗传机制,科研团队沿青藏高原的茶马古道采集了6种品系的犬类共计60个样本,采用全基因组深度测序的方法,总数据量达到6.75T,完成了迄今最大的犬类重测序项目。通过对不同海拔生存的犬类群体基因组进行系统地比较分析发现了犬类的高原适应机制,同时揭示了高原犬类(如藏獒)和高原居住人群在高原适应过程中的趋同进化过程,也首次揭示藏獒这种最古老和最凶猛的犬类的遗传多态性。研究组在不同海拔的犬类的基因组中鉴定到了高度分化的区域,其中包含在人类或其他动物中都与高原低氧的适应性有关的基因如,EPAS1和HBB。在高海拔犬类的EPAS1基因中发现了4个全新的氨基酸突变,其中一个发生一个高度保守的位点上。在更大的样本上验证了这个突变,并通过与生理指标的关联分析表明它与血流阻力的降低有关。有趣的是,EPAS1也与藏族人群的高原适应性有关,但是人类中却没有鉴定到EPAS1的编码区突变。这些结果表明,高原犬类与高原人群在低氧适应方面存在协同进化,同时也为研究EPAS1在这一适应过程中的作用提供了新的启示。(Genome Research
 
 
新型计算方法大大加速基因表达估算
 
研究人员开发出一种新型计算方法,可大大加快来自于RNA测序(RNA-seq)数据的基因活性的估算。使用这种新方法(被称为Sailfish),以前需要花费很多时间的基因表达估算可在几分钟内即可完成,精准度等于或超过以前的方法。目前存在庞大的RNA-seq数据,根据新的发现很可能进行再分析实验。利用Sailfish,可以使研究人员以更快的速度获得以前方法中得到的一切结果。虽然生物体的遗传组成是静态的,但是单个基因的表达活性变化很大。基因活性不能够直接进行测量,但是可以通过监测RNA等信息分子进行推断。RNA-seq是产生这些基因表达快照的主要方法;RNA-seq过程产生许多的RNA短序列,称为“reads”。在以前的方法中,只有通过费力地将这些reads映射到它们在更大分子中的初始位置,才可以确定和测量RNA分子的来源。在Sailfish算法中,该耗时的映射步骤被除去,将部分reads分配给不同类型的RNA分子,就像每个read作为一个分子或另外一个分子的“几个选票”。没有映射步骤,Sailfish完成其RNA分析的速度比以前的方法快20到30倍,此外,Sailfish方法能够更好地容忍reads中的错误或个体基因组间的差异。这些错误可以阻止一些reads被映射,但Sailfish方法能够利用所有的RNA reads“选票”,因此可提高方法的准确度。
Nature Biotechnology
 
 

来源:基因农业网

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