生物技术前沿一周纵览(2014年7月11日)

2014-07-11 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

Nature揭示植物应激新信号通路

研究人员报告称发现了植物的一条新遗传信号通路,由来自于
3个不同基因家族的4个基因所构成,其响应增高的CO2水平控制了植物叶子中气孔的密度。采用拟南芥开展研究,研究人员发现4种基因编码的蛋白质在CO2水平增高的情况下抑制了气孔发育。结合系统生物学和生物信息学技术,科学家们巧妙地分离出了当与CO2压力有关的蛋白。当植物感知到空气中CO2水平上升时,一种叫做EPF2的关键肽激素的表达会增加。同时通过蛋白质组学确定了CRSP对于EPF2肽激活至关重要。利用涉及CRSPEPF2的这样一种感知与响应机制,来操控作物品种在当前及未来CO2高水平的全球气候下,农业淡水供应减少时能够更好地表现。发现这些蛋白和基因未来有可能帮助解决各种不同的关键的农业问题,包括作物有限的水供应,提高草坪和作物的水利用率,以及农民们担忧的随着全球温度和CO2水平不断升高,热应力将对他们的作物造成的影响。(Nature


我国栲树适应性分化研究


气候变化常常导致森林群落组成以及物种分布范围、物候、遗传多样性和遗传结构的改变。研究气候因子如何影响自然群体的遗传多样性和遗传结构对了解森林树种应对全球气候变化具有重要作用。栲树(
Castanopsis fargesii)是我国亚热带常绿阔叶林最重要的建群树种之一。我国亚热带地区存在明显的南北向温度差异和东西向降水差异,这种温度和降水的空间异质性预期对栲树自然群体造成强烈的选择压力,进而驱动栲树群体的适应性分化。研究人员利用EST-SSR分子标记对栲树自然群体适应性分化进行了大格局的取样研究。通过群体遗传学分析来寻找选择作用留下的遗传印记,并进一步利用气候因子和等位基因频率的关联分析来验证温度和降水梯度对栲树群体遗传结构的影响。研究结果发现温度和降水,特别是最干旱月份、最干旱季度和最冷季度降水对栲树群体遗传结构有重要影响,尽管绝大多数的遗传位点表现为选择中性,但4EST-SSR位点明显受到歧化选择的影响。说明基因交流在栲树自然群体中普遍发生,歧化选择只作用于基因组特定区段。(Heredity


蛛蜂新物种保护后代的独特策略


国际合作研究团队在中国东南部森林中发现了一个蛛蜂新种及其独特的筑巢行为。
蚁墙蜂用蚂蚁尸体封住巢穴的入口来保护她的后代。这样的独特行为,在整个动物界种还是首次发现。这个新种,Deuteragenia ossarium,用蚂蚁尸体来填充一个小室,从而封住巢穴来保护她的后代。每个蛛蜂母亲一般都在巢穴种构建几个小室来孵育后代。每个小室中都有一只被麻痹的蜘蛛作为小蛛蜂幼体的食物。新发现的蚁墙蜂也不例外。但和其它已知蛛蜂物种不同的是,她最后的小室不是空置,而是填满了蚂蚁的尸体。研究表明:蚁墙可以非常有效地保护该种蛛蜂的巢穴。和同样群落中的其它蜂相比,蚁墙蜂的后代很少受到天敌的攻击。这样独特的蚁墙极有可能散发出和活蚂蚁一样的气味来驱离天敌。准确的防御机制还有待进一步的研究确认。(PLOS ONE


科学家发现植物授粉新方式


厄瓜多尔和哥斯达黎加的山间隐藏着一种不同寻常的花
——Axinaea。当研究人员爬上陡峭的山坡,将摄像机安装在这种花生长的树上时,他们发现这种植物会为来访的鸟儿提供糖衣包裹的酬劳。厄瓜多尔和哥斯达黎加的山间隐藏着一种不同寻常的花——Axinaea。当研究人员爬上陡峭的山坡,将摄像机安装在这种花生长的树上时,他们发现这种植物会为来访的鸟儿提供糖衣包裹的酬劳。这些酬劳就是球形的、色彩明亮的植物附器,其中含有高浓度糖分和柠檬酸。它们主要附着在这种植物的雄蕊上。但是,一旦鸟嘴压下来,这种弹簧器官会将其海绵状组织中的空气压入雄蕊内部的贮粉室。于是,花粉会向外爆炸,喷到不知情的鸟的嘴部或前额上。当鸟儿掠过另一棵树时,它们会将花粉传授到其他花朵的雌蕊上。这是科学家首次发现开花植物用生殖器官为授粉者提供食物奖励。该研究小组推测,这种植物在进化出弹簧功能之前,其球形器官看上去就十分像植物果实,从而引诱鸟儿去吃它。(Current Biology


Ncor2调控斑马鱼造血干细胞产生的机制


造血干细胞是一群维持生命体正常生理功能所必需的多能造血祖细胞,可以发育成各种成熟的血细胞,包括:红细胞、髓系细胞和淋系细胞等。斑马鱼的造血过程分为两个阶段,即:初级造血和次级造血。以前的研究表明转录共抑制因子
Ncor2在初级造血中发挥作用,但其对次级造血的影响,尤其是对造血干细胞产生的作用还不清楚。刘峰研究员领导的血液与心血管发育研究组发现了ncor2在斑马鱼的次级造血发生区域-主动脉-性腺-中肾(AGM)及造血干细胞(HSC)中特异性表达。敲低或敲除ncor2会导致造血干细胞和T细胞数目减少。进一步研究发现,Ncor2Hdac3共同抑制fos基因的表达。ncor2降低会导致fos表达水平上升,血管命运被强化,动脉内径变大。fos的升高会促进vegfd的表达,激活Notch信号通路,进而抑制造血干细胞的产生。该研究成果揭示了Ncor2在斑马鱼造血干细胞发育中的作用机理,丰富了我们对造血干细胞发育过程的认识,也为体外扩增造血干细胞提供了理论基础。(Blood


中国鹅掌楸结实率低下原因的探究


鹅掌楸(
Liriodendron Chinese (Hemsl.) Sargent.)是木兰科鹅掌楸属落叶乔木,叶似马褂,故又名马褂木。与同属的北美鹅掌楸被广泛应用在景观种植、生物能源制造、古植物学、系统生物学、植物系统进化等不同领域。虽然鹅掌楸具有良好的观赏价值和重要的科研价值,但其生存状况却令人堪忧,已被列入第一批濒危物种名单,在1999年被定为国家二级重点保护野生植物。据统计,鹅掌楸的自然结实率极低(10%左右),其群落分布呈点状、断带式。影响鹅掌楸结实率的原因复杂而多样。研究人员以鹅掌楸授粉后不同时间点的雌蕊为材料,通过蛋白质组学手段,结合蛋白质质谱鉴定技术,分别鉴定到51468个蛋白质的表达量在授粉前后发生变化。通过对这些差异表达的蛋白质进行功能分类发现,共有66个蛋白质参与有性生殖生物学过程。结合雌雄蕊发育和花粉萌发等的形态学观察结果,进一步分析发现以蛋白质二硫键异构酶A6 和胚胎发育缺陷蛋白质为代表的差异表达的蛋白质与鹅掌楸的低结实率现象高度相关,推测这些参与有性生殖过程的蛋白质的差异表达影响了鹅掌楸的受精过程。该研究结果为进一步揭示鹅掌楸低结实率的分子机制提供了重要的理论基础。(PLoS ONE


资源室微生物代谢流分析平台发现气相色谱/质谱进样口的水解与醇解反应


色谱
/质谱联用分析技术是对复杂体系中微生物代谢相关小分子化合物进行定性、定量及同位素比分析的重要工具,广泛应用于微生物代谢活性、代谢途径、代谢流及代谢组学等相关研究。其中气相色谱/质谱(GC/MS)联用分析技术已成为挥发性、半挥发性、且热稳定的有机小分子化合物或其衍生化产物分析的标准方法。水和甲醇均是 GC/MS分析中的溶剂,甲醇、乙醇同时又是GCGC/MSGC/IRMS的分析对象。水解产物和醇解产物的形成,将对GCGC/MS分析中的化合物鉴定造成潜在的干扰,分析化学家应关注,评价或消除这种潜在的干扰。该研究首次报道了GC GC/MS进样口发生的水解与醇解反应,探讨了反应产物形成的机制。这为利用水、醇作溶剂的GC/MS分析工作,将提供很好的背景知识,为得到准确的GC/MS分析结果,将提供强有力的技术支撑。(Journal of Chromatography A


热水浇香草可促其释放杀菌成分 从而减少使用农药


香草常被用来美化环境,而一项最新研究显示,有些香草还具有杀菌功能。比如对唇形科的一些香草喷洒热水,就能够促使其向空气中释放大量杀菌成分。这个方法可望用于不少领域,如在大棚种植作物时减少使用农药等。研究人员发现,如果将唇形科香草叶片在
50℃的水中浸泡数十秒,叶片就会大量释放具有杀菌效果的对伞花烃和松油烯,其释放量分别达到通常情况下的6倍和8倍。推测是由于植物受到热刺激后,误以为叶片感染了病原菌,从而激发抵抗力,释放抗菌物质。该现象可用于多个方面,比如,将喷洒了热水的香草与生鲜食品放在一起,香草叶片释放出的杀菌成分就能够遏制霉菌和细菌的繁殖。在大棚种植中,通常需要频繁喷洒农药防止植物病害,但这样做不仅会增加成本也会导致病菌出现耐药性。研究小组认为,如果在作物旁种植香草,再喷洒热水,就可以帮助杀菌,从而减少使用农药。 (中国科学报)

 

来源:基因农业网

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