生物技术前沿一周纵览(2014年5月23日)

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

解析小麦多倍化杂种优势形成机理
 
普通小麦的形成经历了两次异源多倍化过程,并通过后期的自然选择和人工驯化成为现在的普通小麦。新合成的异源六倍体小麦生长势和适应性等方面均超过其亲本。但由于基因组序列的缺乏,杂种优势形成过程中的基因表达特点及其调控机制等尚不明确。研究人员以最近公布的小麦A和D基因组序列草图为参考,采用RNA-seq和小RNA高通量测序技术分析了一套新合成异源六倍体小麦4个连续世代及其亲本在幼苗、抽穗期和籽粒发育早期等三个发育阶段的基因和小分子RNA表达谱。分析其与亲本在三个发育阶段的非加性表达的蛋白质编码基因、亲本表达显性基因在子代差异基因中占有的比例以及重要生物学过程的miRNA的非加性表达、表达亲本显性基因的表达调控等。该发现为植物多倍化杂种优势的形成提供了重要理论启示和借鉴作用,并为进一步在新合成异源六倍体小麦中快速筛选亲本优异基因提供了新的策略。(Plant Cell
 
 
木本棉全基因组图谱完成
 
继2012年完成雷蒙德氏棉基因组测序后,多家科研机构又联合完成另一二倍体棉属植物——木本棉的基因组测序。棉花属共包括46个二倍体棉种和5个已确认的四倍体棉种。所有的二倍体棉花物种均可能由一个共同的祖先进化而来,这个祖先随后多样化分化成8个组。而所有的四倍体棉花物种都是由A-基因组物种木本棉和D基因组物种雷蒙德氏棉物种间杂交形成。科研人员通过绘制高质量的木本棉基因组图谱,并结合雷蒙德氏棉基因组,对棉属进化机制及重要经济性状功能基因进行了初步分析。雷蒙德氏棉和木本棉、可可树对棉花黄萎病的易感性不同,研究人员在与抵抗疾病相关的基因区域中发现,编码基因表达形式在这三个物种间具有明显差别。该研究将极大地推动对四倍体棉种及其他多倍体物种形成过程的揭示。(Nature Genetics
 
 
miRNA或将成为蝗灾治理突破口
 
研究人员发现了飞蝗脑中一个新的调控因子:miR-133,可以通过负向调控多巴胺通路中两个重要基因henna/pale,对飞蝗的群居型与散居型转变产生影响。miR-133参与的转录后调控机制对于更深入研究飞蝗具有重要意义,可以为未来控制大范围蝗灾提供新的靶点。miR-133受飞蝗群体密度影响,但调控机制尚不明确,不过这并不影响miR-133成为一个检测飞蝗群体密度的传感器;另外,由miR-133所引起的henna/pale两基因沉默与翻译抑制和mRNA稳定性的关系还未阐明,因此,进一步研究将主要集中于对miR-133的调控机制及miR-133介导的沉默效应具体原因探索。(Plos Genetics
 
 
稻曲病菌基因组序列草图绘制
 
稻曲病是由稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)侵染造成的一种世界性的水稻穗部病害。随着直立型和密穗型高产水稻品种大力推广及农田肥力的提高,稻曲病的发生日益严重。研究人员对稻曲病菌进行了基因组测序和分析,发现基因组中约有25%的重复序列,且这些序列受到真菌生物基因沉默机制重复序列诱导的点突变的影响。在进化上,稻曲病菌与昆虫致病性绿僵菌(Metarhizium spp.)具有较近的亲缘关系,存在潜在的宿主跨界跳跃事件。与其侵染器官有关,稻曲病菌中与多糖降解、营养摄取和次生代谢相关的基因减少。此外,研究人员还研究了感染早期转录组中高度富集编码分泌蛋白的基因,以及与次生代谢和病原体-宿主互作相关的基因与其侵染过程作用的一致性。借助于比较和功能基因组学分析,研究人员揭示出了有关稻曲病菌进化、活体营养和致病分子机制的一些新认识,从而为未来更深入地了解及对抗这一植物病原体奠定了基础。(Nature Communications
 
 
破解白蚁基因组
 
科学家们首次测序了一种社会性昆虫——湿木白蚁(Zootermopsis nevadensis)的基因组,并在此基础上研究了这种白蚁与其他社会性昆虫(蚂蚁、黄蜂和蜜蜂等)的关键异同,为理解社会性昆虫的演化提供了重要的线索。研究人员测序了湿木白蚁的基因组和阶段特异性的转录组,并将这些数据与其他社会性昆虫进行比较。湿木白蚁基因组中与雄性生育力有关的基因发生了扩张,雄蚁能频繁地令蚁后的卵子受精。而在蚂蚁中,雄蚁一生只提供一次精子。与其他社会性昆虫相比,白蚁的嗅觉相关受体更少,推测对于白蚁而言,感知受体对于社会性行为可能并不很重要。湿木白蚁和其他社会性昆虫也存在一些比较关键的相似之处。例如,许多与繁殖和社会分工有关的白蚁基因也出现在蚂蚁中。(Nature Communications
 
 
嗜碱芽孢杆菌YidC蛋白结构
 
细菌蛋白YidC (线粒体Oxa1和叶绿体Alb3的一个同源物)不仅仅只是一个伴侣分子,与Sec机构合作来促进其膜蛋白基质的正确折叠和膜拓扑,它还独立于Sec将几个单跨或双跨膜蛋白插入到膜内。研究人员公布了YidC的蛋白结构,该结构显示,YidC并没有采用一个与多肽传导通道相似的架构。相反,该蛋白内一个新颖的皱褶形成一个带正电的亲水性槽。通过基于结构的功能分析发现,该槽中一个保守的Arg残基与一个基质蛋白的N-端区域的酸残基之间的静电相互作用,是该基质由YidC介导的向膜内的插入所必需的。(Nature
 
 
揭示细胞外基质成份调控肠道干细胞活性的机制
 
干细胞的发育命运与干细胞微环境密切相关,该种微环境是由特定的细胞群体和细胞外基质成分以及各种信号配体成分构成的。干细胞微环境中的基质成分要对干细胞信号通路的激活产生必要的控制作用。乙酰硫酸肝素蛋白聚糖(HSPGs)是细胞外基质的重要组成成分。研究证实了在果蝇肠道器官中存在一类重要的细胞基质HSPGs蛋白家族成员Perlecan,可以调控成体果蝇中肠后部干细胞在基底层的定位和维持,从而影响了干细胞的发育命运。缺失Perlecan的突变体克隆中,肠干细胞(ISCs)的增殖和分化活性丧失,肠道稳态遭到破坏。以上过程与已知的肠干细胞活性维持所必需的JAK/STAT、EGFR信号通路并无关联,而是通过干细胞自主分泌的Perlecan蛋白来直接促进干细胞与基底膜的黏附并且参与形成正常的干细胞微环境,从而保证了肠干细胞活性和机能的维持过程。(Stem Cell Reports
 
 
病毒活体示踪技术问世
 
研究人员开发出病毒活体示踪技术用于观察病毒颗粒在体内的实时分布,这一技术将为解析病毒在体内的感染路径提供重要的手段。对病毒致病机制和宿主免疫机理的深入了解将有助于发展新的、有效的病毒防治策略和治疗途径。目前的研究已经表明,在细胞水平上对病毒感染宿主细胞的过程进行实时监测是可行的,但是在活体水平上研究病毒与宿主细胞的作用十分困难。研究人员用生物正交化学(Bioorthogonal Chemistry)方法对流感病毒(颗粒)进行了标记,在活体水平对其侵染宿主的过程进行了长时效示踪,发展了一种非侵入的实时示踪病毒(颗粒)感染途径的光学活体成像方法,并应用于抗病毒药物的筛选与评估。(ACS Nano
 

来源:基因农业网

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