生物技术前沿一周纵览(2014年8月8日)

2014-08-08 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

让番茄在持续光照下生长
 
能使野生番茄产生持续耐光性的一个基因的发现,可能会导致商业番茄品种的产量大增。作物生产力的主要限制因素之一是每天可以利用的光的量。人工光照可以使植物的曝光时间和产能时间更长,但栽培的番茄在这种情况下经常会发生叶子受损——这是一个我们还很不了解的现象,自上20世纪20年代以来一直受到深入研究。科研人员对某些能够耐受24小时光照的野生番茄品种进行了研究,结果识别出一个被称为CAB-13的基因,它在来自南美的野生番茄品种中比在驯化番茄品种中有更高表达。将该基因转移给一个现代栽培品种,获得的新品种在持续光照下表现较好,同时番茄发育的其他方面不受影响。研究人员发现,能够在持续光照(而不是对番茄来说典型的“16小时光照/8小时黑暗”循环)下种植植物的能力将使产量增长近20%。这项研究不仅对商业种植商有重要意义,而且还为光合作用研究开辟了新路径。(Nature Communications
 
 
小麦春化作用分子网络新机制
 
冬性和二年生植物开花需要长时间环境低温的诱导,该过程即春化作用。冬小麦的春化特性及其对冬春季气温的适应程度直接影响冬小麦产量。这一复杂生理现象自1918年发现以来,在遗传学和生理学上的研究有了长足的进展,并在小麦生产上广泛应用,许多春化相关基因也相继被克隆,但植物细胞如何接受春化信号并激活分子网络则几乎一无所知。研究人员最近揭示了蛋白糖基化修饰(O-GlcNAc)介导小麦细胞感受春化信号、启动开花网络的新机制。春化诱导基因(VER2)的超表达具有部分取代春化促进开花的功能,其编码的凝集素蛋白VER2能与RNA结合蛋白VIP2(TaGRP2)形成蛋白复合物。两者间的互作依赖于VER2磷酸化和TaGRP2(Thr17)的O-GlcNAc修饰。TaGRP2在未春化时结合春化基因TaVRN1的前体RNA,进而抑制其转录与开花启动。随着春化处理,TaGRP2(Thr17)的O-GlcNAc修饰水平升高。同时,磷酸化形式的VER2进入细胞核与O-GlcNAc修饰的TaGRP2直接作用,以解除TaGRP2对TaVRN1基因转录的抑制,完成春化作用对开花的启动。这一机制保证了小麦在自然界适时进行开花结实。该成果揭示了糖基化信号控制春化信号网络的崭新机制,是开花生物学研究的重大进展之一,对于小麦品种改良和分子育种具有重要意义。(Nature Communications
 
 
植物生产力对气候的反应
 
净初级生产力(NPP)受到温度和降水的影响,但这是对植物代谢的一个直接效应,还是由生长季长度和植物生物质的变化所介导的一个间接生态效应?科学家建立了一个代谢比例理论,来测试直接和间接气候效应的相对重要性。通过将该模型应用到关于植物生产力的一个全球数据集中,所得结论认为间接效应能够解释气候对生产力的影响。温度和水分供应在局部尺度上是植物生理和生态系统代谢的基本驱动因素,但在全球尺度上,气候通过植物年龄和林分生物质(该指标主要由植物最大尺寸驱动)间接影响净初级生产。(Nature
 
  
菊黄东方鲀基因组草图绘制完成
 
菊黄东方鲀(Takifugu flavidus)俗称“满天星”,隶属鲀形目、东方鲀科,在亚洲有着悠久的食用历史和极高的经济价值,也是我国重要的河鲀养殖品种之一。科研人员依托中科院海洋所自主构建的海洋生物基因资源平台和超算平台,独立完成了菊黄东方鲀全基因组的测序、拼装及分析,利用SOLiD 4测序仪测序得到总长度76.0 Gb的序列,并创新性地采用“辅助拼接”策略拼接获得scaffolds 50947条(scaffold N50为305741 bp)。研究发现,菊黄东方鲀基因组在GC含量和重复序列等多方面与红鳍东方鲀基因组相似,菊黄东方鲀基因组中共有30,285个蛋白编码基因,蛋白平均长度为519.9个氨基酸,获得51,990条GO注释信息,117 条KEGG通路信息和270,803条InterPro注释信息。该项研究积累了东方鲀属鱼类的遗传背景资料,为深度发掘海洋动物功能基因、开展蛋白功能的高效验证分析奠定了基础。(DNA Research
 
 
解析稻瘟病菌致病机制
 
稻瘟病(Magnaporthe oryzae)是由稻瘟病菌引起的、全世界最具破坏性的水稻疾病之一,它作为十大真菌疾病之一严重地威胁着全球的粮食安全。在过去的20年里,它已被开发成为一个研究病原真菌-植物相互作用的模式系统。此外,与稻瘟病菌密切相关的一些真菌类群感染禾草植物,也引起了包括小麦全蚀病和草坪草灰斑病在内的其他一些重要植物疾病。稻瘟病菌可生成两类孢子:小分生孢子和大分生孢子。然而至今为止,所有的感染研究都是针对的大分生孢子,对于小分生孢子的萌发情况尚未有报道,且也还未明确小分生孢子在植物感染和稻瘟病病害循环中所起的作用。在该研究中,研究人员证实大约5%~10%的小分生孢子可以在人造表面和植物表面上萌发。萌发的小分生孢子可以生成正常的继代培养物,可通过创口来感染水稻或是大麦叶子,在受损的叶片和茎秆上形成坏死病斑。由于比较小,小分生孢子有可能使得稻瘟病菌能够通过维管系统快速传播,其有可能是稻瘟病病害循环、稻瘟病及稻瘟病菌类群引起的其他植物疾病爆发中一个重要的、但却被忽视的因子。(Nature Communications
 
 
miRNA介导病毒与水稻互作
 
南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)是最近出现的一种水稻病毒,已经蔓延整个亚洲。这种毁灭性的病毒引起水稻植株在不同生长阶段,产生各种症状。miRNA是植物发育过程和应激反应过程的重要调节剂。科研人员探讨了miRNA调节水稻SRBSDV感染应答的机制以及水稻病毒疾病的发病机理。研究人员选取了接种病毒3,9,15和20 dpi(days post-inoculation)四个时间点,利用miRNA微阵列分析确定各时间点水稻受SRBSDV感染后miRNA应答表达模式。结果发现水稻植株中56个miRNA的表达水平发生了改变,根据各自的时间表达动力学可归类到八个不同的调节模式。miR164,R396,R530和R1846家族的一些成员被发现与各自的靶基因在SRBSDV感染后3至15天时的表达水平存在正相关或负相关,表明这些基因与症状的发展有关;而在更多的情况下,水稻miRNA与它们的靶基因在接种后的阶段是不相关的,表明一些另外的因素可能介入了水稻的miRNA与靶基因之间的相互作用。这些结果有助于深入了解miRNA介导的SRBSDV与水稻的相互作用,进一步阐明水稻miRNA表达与调控的复杂网络和分子机制。(Virus Research
 
 
辣椒素可抑制肠道肿瘤
 
膳食辣椒素——辣椒的活性成分,可使小鼠肠道内皮细胞上的一个受体产生慢性活化作用,从而触发一种反应,最终降低结直肠癌的风险。这个受体或离子通道称为TRPV1,最初是在感觉神经元中被发现,充当环境中高温、酸度和辛辣化学品的标记,而这些因素,都是对细胞潜在的有害刺激。但是TPRV1也在肠道上皮细胞表达,并被表皮生长因子受体(EGFR)激活。EGFR是肠道中细胞增殖的一个重要驱动力,大约每四到六天,肠道上皮层就被替换。保持肠道内正常细胞更新,需要一个基本水平的EGFR活性。然而,如果EGFR信号是无限制的,散发性肿瘤的发展风险就会增加。一旦TRPV1被EGFR激活,可引发一种对EGFR的直接负反馈,从而抑制后者降低不必要的生长和肠道肿瘤发展风险。研究发现,缺乏TRPV1的转基因小鼠,肠道肿瘤的生长率高于正常情况。目前还没有直接的证据表明,TRPV1缺陷是人类结直肠癌的危险因素。但当前研究的数据及所揭示的原理表明,辣椒素可能是一种潜在的治疗方法,具有复发性肠道肿瘤高风险的人,可能会受益于慢性TRPV1激活。(The Journal of Clinical Investigation
 
 
解析金黄色葡萄球菌噬菌体裂解酶三维结构
     
金黄色葡萄球菌的耐药性日益严重,尤其是“超级耐药菌株”(MRSA)的出现,给临床治疗带来了巨大的困难。噬菌体裂解酶可以特异地裂解包括耐药菌株在内的细菌,具有极大的研究价值与应用潜力。在此前的研究中,研究组筛选到一株对MRSA具有广谱、高效裂解活性的噬菌体(GH15)。为了揭示LysGH15裂解MRSA的分子作用机制,研究人员对其三个活性片段(CHAP、amidase-2和SH3b)的蛋白质三维结构进行了解析。CHAP片段的裂解活性和SH3b的特异性结合活性共同促成了LysGH15的高效裂解活性。迄今,LysGH15是首个报道的具有Ca2+结合位点和钙调活性的噬菌体裂解酶,其CHAP片段也是首个报道的具有Ca2+依赖活性的CHAP家族成员。(PLoS Pathogens

来源:基因农业网

相关文章