生物技术前沿一周纵览(2014年8月29日)

2014-08-29 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

硼可促进玉米干细胞生长和发育
       
硼缺乏是作物产量降低的一个最普遍的原因。然而,玉米作物通过什么方式来利用这种必不可少的营养素还不清楚。众所周知,缺硼会导致植物停止生长,新的研究显示,缺硼实际上会引起分生组织(或植物的干细胞)问题。在玉米中,在须穗的末端和周围都分布着数以百计的分生组织。但是没有足够的硼,这些生长点就会瓦解,这意味着植物发育不良,须穗不能正常发育,对玉米须穗和玉米粒都有不利影响,进而影响产量。根据玉米的基因组图谱,发现一个基因突变可阻碍须穗的发育,因为无法将硼进行跨细胞膜运输,从而抑制了植物的进一步生长。进一步的检测表明,在细胞水平上,受影响植物的分生组织改变了果胶,果胶通过硼而被加强,可稳定植物细胞。没有果胶,植物分生组织就会瓦解。更加深入地了解玉米如何利用这种营养素,可以帮助硼缺乏地区的种植者提高作物产量。(Plant Cell)
 
 
植物病毒抗性基因或引起其他病毒的易感性
 
番茄黄化卷(曲)叶病毒病(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV或TY) 是由B型烟粉虱传播,对番茄产量影响最严重的毁灭性病害,造成全世界番茄产量的巨大损失。对黄化曲叶病毒病毒来说,许多抗性基因(Ty-1到Ty-6)可为商业植物育种者所用。当番茄植物含有对番茄黄化曲叶病毒的抗性基因Ty-1时,病毒DNA(基因组)的一部分会成为超甲基化,其结果是,病毒的复制和转录被抑制。但研究人员新发现这种抗性有其致命的弱点:如果植物同时感染了另外一种重要的RNA病毒——黄瓜花叶病毒(CMV),这种抗性机制就受到损害。这对植物育种者来说是一个警告。利用Ty-1基因的确能够提供抗性,但是如果植物受到其他各类病毒攻击的话,在温室和田间生长的植物中,该机制将面临风险。(PNAS
 
 
转录组测序揭示牛筋草抗性基因
 
牛筋草是一种一年生禾本科恶性杂草,分布于全世界温带和热带地区,根系发达且较深,耐旱能力和生长能力特别强,对粤西、粤北以及珠三角的瓜菜、水果等经济作物造成不利影响。牛筋草对多个除草剂形成抗性,包括最常用的除草剂,百草枯。然而杂草对百草枯的抗性机制尚未被完全了解。为了进一步研究牛筋草对百草枯抗性的内在分子机制,研究人员对牛筋草敏感性和抗性品种在百草枯处理与不处理时的转录组进行了系统分析,并分析了有关代谢途径,同时发现了与活性氧清除相关的53个基因,与多胺相关的10个基因,以及与转运有关的18个基因在百草枯处理的实验组中存在差异表达。与多胺和转运相关的基因很有可能是潜在的候选基因,可以进一步研究其在抗性中的作用。转录组数据可作为基因表达和功能基因组学研究进一步分析的参考依据,并且有助于在分子水平上研究牛筋草的百草枯抗性。(PLoS ONE
 
 
普通油茶转录组学研究
 
普通油茶(Camellia oleifera),又称白花油茶,隶属于山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)之油茶组(Sect. Oleifera)植物,是原产我国南方的重要木本油料树种,在中国有长达2000-3000年的栽培历史,与油棕、油橄榄和椰子齐名为世界四大木本油料植物。科研人员对普通油茶转录组学及其油脂代谢途径进行了研究。与小叶茶开展比较转录组学分析;解析了油茶脂肪酸代谢、甘油三酯代谢等油脂代谢途径,挖掘了参与的重要功能基因,揭示了油茶在油脂代谢过程中的调控方式。通过与其它 21 种油料植物油酰磷脂酰胆碱去饱和酶编码基因(FAD2)比较分析发现:普通油茶的 FAD2 基因与油橄榄最为接近,离油桐最远,暗示着油茶与油橄榄的 FAD2 基因之间可能存在着平行进化的关系,使得它们具有相似的功能与结构,从而导致产生相似的脂肪酸含量和比例,最终形成了相似的油脂品质。取得的结果为油茶享有“东方橄榄油”之美誉提供了比较转录组学证据,为将来进一步开展普通油茶的比较功能基因组学研究与分子育种奠定了重要基础。(PLoS ONE
 
 
基因组学揭示蜜蜂的进化史
 
近年来,蜜蜂栖息地的大量丧失是让人担忧的主要原因。蜜蜂面临着疾病、气候变化和管理措施的威胁。为了应对这些威胁,重要的是要了解蜜蜂的进化史,以及它们是如何适应世界各地不同环境的。研究者第一次对蜜蜂基因组变异进行了整体分析,以来自世界各地14个居群的140种蜜蜂为对象进行了总深度为634×的高通量测序,从中鉴定了830万个SNP,分析了这些SNP的遗传变异模式。结果显示,蜜蜂具有惊人高水平的遗传多样性,并表明这个物种最可能起源于亚洲,而不是以前认为的非洲。隐藏在基因组变异模式背后的信号表明,居群大小的巨大周期性波动,反映了冰川作用的历史模式。这表明,从历史观点上说,气候变化对蜜蜂种群具有强烈的影响,而高水平的近亲繁殖,并不是蜜蜂全球栖息地丧失的一个主要原因。该研究对于进化和遗传适应性提供了新的见解,并为研究抗病性和气候适应性背后的生物学机制建立了一个框架,对于保护迅速变化的世界中的蜜蜂,是至关重要的。(Nature Genetics
 
 
系统发育分析中缺失数据影响研究获得新结论
 
在系统发育分析时缺失数据普遍存在于很多数据矩阵中,其对系统发育关系准确性的影响研究是长期以来备受关注的难题。研究人员利用酵母和蔷薇目两个系统发育关系解决较好的经验数据矩阵,探讨了缺失数据对系统发育关系准确性的影响。该研究将不同比例的缺失数据人为地引入到不同数目的基因片段中,检测增加或去掉包含缺失数据的基因对系统发育分析的利与弊。同时,寻找缺失数据在数据不全基因片段中的比例,即增加它们对系统发育关系分析产生利弊的可能的阈值,以及缺失数据是否对系统树枝长的估计产生影响。研究发现,在系统发育分析中增加包含缺失数据的基因片段与去掉这些片段相比,前者提高了系统发育关系的准确性,在整个矩阵包含很多含缺失数据的基因片段情况下尤其显著。增加包含缺失数据的基因片段更有助于解决由于信息位点不足等因素造成的系统发育关系未得到解决的节点。而且,也没有发现缺失数据对枝长的估计产生明显的影响。因此,该研究不支持传统上认为的去掉数据不全的基因片段是一种更安全的或更保守的观点。Molecular Phylogenetics and Evolution    
 
 
解析桦木酸抗癌机制
 
桦木酸(BA)是存在于白桦树树皮中的一种天然羽扇烷型三萜。BA作为抗癌化合物的一个来源,起着至关重要的作用。体外研究表明,这种药剂可强有力地有效对抗多种肿瘤细胞,包括黑色素瘤、白血病、结肠癌、肺癌、前列腺癌和多发性骨髓癌,同时,BA及其类似物可用作HIV-1感染的潜在疗法。BA可诱导宫颈癌抗增殖活性,但是这个过程的分子机制并未完全理解。研究人员利用蛋白质组学方法,进一步研究了细胞凋亡过程,揭示桦木酸治疗后Hela细胞中的蛋白质表达变化,发现参与氧化还原过程的UDP-葡萄糖6-脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶脱羧基、chain A Horf6(一种新型人类过氧化物酶),在氧化应激反应途径的细胞凋亡过程中表现下调。参与内质网途径的蛋白质葡萄糖调节蛋白和TIP47蛋白酶,经BA处理后分别表达上调。结果表明,BA可通过引发内质网途径和ROS介导的线粒体途径,诱导Hela细胞的凋亡。(PloS ONE
 

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