生物技术前沿一周纵览(2014年7月4日)

2014-07-05 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

水稻actin结合蛋白RMD调控生长素分布
 
植物生长素在调控植物发育程序中起着至关重要的作用,充当着多方面的协调信号对发育、生理以及应激反应进行调节。生长素发挥调控作用,主要是通过在植物组织或器官建立不对称分布,生长素的极性运输在生长素浓度梯度的建立和维持中具有重要的作用,极性运输主要依靠载体蛋白,近年发现细胞骨架也可参与调控生长素的极性运输。然而对于微丝与生长素胞内信号之间的联系机制仍不清楚。研究人员通过一系列实验证实缺失RMD的突变株细胞生长异常,F-actin排列方向发生改变。突变株还显示生长素介导的细胞伸长受到抑制,生长素极性运输下降,根尖部的生长素分布梯度发生改变。此外,生长素直接促进了RMD表达,触动了F-actin排列定向发生改变。转而,RMD依赖性的F-actin排列影响了生长素的胞内信号,包括生长素极性运输、生长素流出载体蛋白的定位和回收利用,以及生长素在根细胞中的分布。这些结果表明,RMD是控制水稻细胞生长和形态发生的生长素- actin自组织调控环的一个关键元件。(PNAS
 
 
miRNA变化可预测荷斯坦奶牛乳腺炎
 
牛乳腺炎,是奶牛最常见的疾病,也是治疗成本最高的疾病。microRNA(miRNA)在调节哺乳动物包括牛的先天免疫和适应性免疫反应上起着重要作用。为发现NF-κB信号通路相关的miRNA和基因在健康的和患乳腺炎的中国荷斯坦奶牛之间的表达变化,研究人员首先利用小RNA测序技术进行miRNAome发现,然后使用qRT-PCR方法分别对来自健康和患病奶牛血液样本中的25种miRNA和来自九种组织中的14个基因进行定量检测。发现在患乳腺炎的奶牛中,大部分miRNAs的表达水平是下降的,而其中10种的表达水平是上升的。据此,研究人员推测,NF-κB信号通路在患乳腺炎个体中活跃或不活跃是由于miRNA的抑制作用被降低或增强引起的。此研究为miRNA对NF-κB信号通路的调控作用提供了新见解,同时开发的一些差异表达的miRNAs,可能成为预测奶牛乳腺炎的新标志物。(Gene
 
 
表观遗传重编程方式的进化或与哺乳动物出现有关
 
研究人员揭示了哺乳动物中子代如何继承亲代DNA甲基化图谱的规律,更新了关于受精之后DNA甲基化图谱重新编程的传统认识。该研究发现无论父本还是母本来源的DNA都是通过生物酶的催化反应而去甲基化,并且发现了父源和母源的DNA都被氧化的重要过程。此外,通过对哺乳动物和鱼类的进化比较,进而推测提出哺乳动物全基因组特异的去甲基化过程导致了印记基因的产生,从而使胎盘类生殖方式的哺乳动物得以进化出来。换言之,表观遗传重新编程方式的进化,可能是产生胎盘生殖方式的哺乳动物的重要一环。这些重要发现和理论突破,不仅改写了该领域长久以来的传统理论,而且将对生殖健康、进化生物学和发育生物学的研究具有重要意义。(Cell
 
 
奶山羊精原细胞miRNA表达谱研究
 
microRNA(miRNA)在哺乳动物精子发生过程中发挥着重要的作用,精原细胞是精子发生的基础,对研究精子发生有重大价值。然而,奶山羊中的精原细胞miRNA的表达谱仍不清楚。科研人员通过MACS法纯化了CD49f阳性和阴性的睾丸细胞,并对其中的miRNA表达谱进行了深入研究,发现933个miRNAs在CD49f阳性细胞中的表达上调,916个miRNAs在CD49f阴性细胞中的表达上调分别两倍以上。此外,此外,在睾丸中多个特异于精原干细胞(SSCs)的miRNAs与标志基因在CD49f阳性睾丸细胞中有较高水平表达。对差异表达的miRNA进行生物信息学分析表明,这些miRNA在CD49f阳性细胞中的靶基因,参与了细胞周期的生物学过程和细胞周期的KEGG通路。该研究比较的miRNAome数据为奶山羊精原细胞提供了有用的miRNA表达谱数据,同时表明,CD49f可以用来富集奶山羊类精原细胞,包括SSCs。(Journal of cellular biochemistry
 
 
哺乳动物回声定位相关基因prestin
 
回声定位是一种基于听觉能力的特殊感觉机制。具有回声定位能力的动物利用回声定位进行导航、搜索食物和躲避障碍物等,从而对它们的生存和繁殖具有非常重要的作用。尽管人们已经在动物行为学和生理学等方面对回声定位进行了研究,但是对其产生的分子机制却知之甚少。研究人员前期通过进化基因组学的手段,在全基因组范围发现了一系列与回声定位相关的候选基因。近期,通过膜片钳等功能实验,进一步发现了听力基因prestin在回声定位动物中的功能趋同性,具体表现为与非回声定位哺乳动物相比,prestin的功能参数1/α在所有回声定位哺乳动物中都显著地增加了,并且与哺乳动物最敏感的听觉频率具有显著的相关性。研究还进一步表明了平行进化位点N7T导致了回声定位哺乳动物prestin的功能的趋同性。该研究不仅鉴定出了第一个与回声定位相关的基因,而且第一次在功能层面对哺乳动物的回声定位复杂性状起作用的分子机制进行了探讨。(Molecular Biology and Evolution
 
 
蜘蛛依照“性格”分工
   
雌性社会性蜘蛛并不介意被“贴标签”。这种生物体长5~8毫米,基本上由6只雌性蜘蛛组成一个社会群体,共同生活在美洲大陆。这种蜘蛛会依据“性格”进行社会分工,侵略性强的蜘蛛负责捕猎、防御及织网;而温顺的蜘蛛则负责照顾下一代。研究显示,蜘蛛的这种分工是合情合理的。与温顺的蜘蛛相比,侵略性强的蜘蛛的狩猎成功率是前者的2倍,且织出的网的强度也比前者高64%。此外,侵略性强的蜘蛛能有效驱赶闯入领地的入侵者,这一点它们比温顺的蜘蛛强8倍。另一方面,当领地内的后代数量过多——达到数十只时,小蜘蛛在温顺的雌蜘蛛照顾下生存下来的几率比在侵略性强的雌蜘蛛照顾下的生存率高2倍,因为后者有时会误把小蜘蛛当作食物吃掉。(PNAS
 
 
解码特色食物的气味
 
食品包含10,000多种不同的挥发性物质,但是其中只有约230种决定着我们所吃的食物的气味。进一步缩小,这些关键气味中只有3到40种负责编码每种食品的独特气味。然后,这些化合物被鼻子里400个左右的嗅觉受器解码。除了五种基本味道——甜、苦、咸、酸和鲜味,各种各样的气味也有助于食物的整体感官印象。在最近几十年,研究人员发现了约10,000种挥发性食品化合物。科学家对227份食品样本的气味模式开展了一项荟萃分析。随着感官品质要求的提升,气味代码图为生物技术应用开辟了新的可能性,了解分子水平的作物和水果气味代码对育种大有帮助。该研究结果也为下一代的香薰产品奠定了科学基础,这些产品利用植物中优化的生物合成途径的潜力,进行高品质食物气味的工业规模化生产。这个最新的气味代码图,也将使我们能够更精确地自然模拟气味。这将使我们更进一步接近移动通讯系统的新应用,例如通过智能手机乃至开发生物电子鼻,来发送嗅觉信息。(Angewandte Chemie International Edition
 
 
利用木质纤维素发酵生产乳酸研究获进展
 
乳酸是一种多用途的绿色平台化合物,以乳酸为单体合成的聚乳酸塑料被认为是石化塑料的最佳替代品之一。聚乳酸的大量需求导致降低乳酸发酵成本迫在眉睫,利用木质纤维素原料生产乳酸成为目前的研究热点。然而,受限于乳酸生产菌种,以木质纤维素为底物进行乳酸发酵时,通常分为多个独立的的操作单元导致发酵效率不高,影响了木质纤维素发酵生产乳酸的工业化进程。研究人员分离得到一株高温乳酸生产菌Bacillus coagulans IPE22。该菌株能够利用葡萄糖、木糖和阿拉伯糖同型发酵生产乳酸,并且对木质纤维素水解液中多种发酵抑制物具有的耐受性。并且针对B. coagulans IPE22特点,建立了以小麦秸秆为底物的高温发酵集成工艺,为木质纤维素生物转化乳酸研究提供了一种新策略。在此基础上,进一步利用自主研发的动态旋转膜生物反应器开展了基于膜耦合技术的重复批次发酵研究。通过重复批次培养,发酵体系可以获得高浓度细胞,B. coagulans IPE22实现了对葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的同步利用,生产强度是批次发酵的2.33倍。同时,由于发酵过程为开放式操作,培养基和设备无需灭菌,可进一步降低生产成本。该方法易于工艺放大,具有广阔的工业应用前景。(Bioresource Technology
 

来源:基因农业网

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