生物技术前沿一周纵览(2014年9月19日)

2014-09-19 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

一种更易获得小麦突变的方法加快小麦育种

 
小麦基因组测序2010年已经完成,但是要测定新的品种仍然是非常昂贵的。研究人员开发了一种软件,能够降低发现小麦中的突变的成本,该软件设计利用一个事实——90%的小麦基因组是重复序列,不可用于研究,只需挑出其余的10%基因序列。通过将现有的小麦信息,与更简单的近缘种植物二穗短柄草(Brachypodium distachyon)进行比较,能够将小麦基因的活性部分“缝合”在一起,并定位到所研究的基因区域,了解该区域的功能,继而匹配到小麦基因组的部分,并将它们与显示突变的植物进行比较。通过这种更快更简便的方法识别突变,例如抗病和初花期突变,可以用于遗传育种,使农作物增产。(Plant Journal


限制小麦杂交育种的关键基因被发现

大约三千五百万年以前,野生的小麦祖先常常通过杂交来交换基因。不过,随着一万年前农业和栽培小麦的兴起,这种植物的遗传结构发生了改变,不再是拥有两套染色体的二倍体,而是成为了多倍体。研究人员发现了限制小麦通过杂交获得其它植物基因的能力基因,命名为
Ph1。该基因也阻止了小麦与其近亲杂交,可以通过暂时沉默Ph1基因,允许黑麦等植物的染色体与小麦配对,通过天然的方式给小麦引入新基因。研究人员通过这种方式,向小麦引入了山羊麦(goatgrass)的基因,让小麦具备了抵抗条锈菌的能力。这项研究打破了传统杂交育种的瓶颈,人们可以在此基础上,为小麦赋予大量其它禾本植物的抗虫抗病特性,减少作物损失和杀虫剂的用量。(PNAS


水稻内切核酸酶控制了温敏核雄性不育

水稻是主要的粮食作物之一,全世界一半的人口均以稻米为主食。以雄性不育为基础的杂交水稻的研究和利用为解决人类的粮食问题提供了一条可行的途经。用光温敏不育系配制的杂交稻被称作两系杂交稻。目前,两系水稻已成为我国水稻生产中不可或缺的类型,在保障粮食安全中发挥重要的作用。研究人员成功克隆出了一个新型的水稻光敏核不育基因
tms5,证实大部分的两系杂交水稻都是使用tms5作为不育基因。tms5编码了一个短版的内切核酸酶RNase Z,研究人员将其命名为RNase ZS1。新研究揭示了RNase ZS1介导调控UbL40 mRNA的一种新机制,证实在水稻中这种调控的丧失导致了TGMS,这一研究发现为进一步阐明光温条件控制水稻育性转换的分子机制,指导两系杂交稻育种,深入利用水稻杂种优势具有深远的意义。(Nature Communications


植物生长素极性运输的重要调控信号

人们对生长素极性运输调控的分子机制仍所知甚少。研究人员证实ROP3在胚胎发育以及生长素依赖性的植物生长中发挥重要的作用。ROP是植物中Rho家族小鸟嘌呤核苷酸结合蛋白,它们在植物中的信号转导中发挥至关重要的调节作用。ROP3丧失功能或发生显性负性(dominant-negativeDN)突变,可造成早期胚胎发育过程中细胞分裂模式发生改变,至胚后期生长素调控的生长和发育反应一连串的缺陷。该研究证实了ROP3对维持质膜中PIN蛋白的极性起重要作用,转而确保了生长素的极性运输和分布,由此控制了植物的图式发育和生长素反应。在拟南芥中ROP3 GTPase促进了生长素极性运输和生长素反应,在胚胎发育和幼苗生长中发挥极其重要的作用。(Plant cell


更快转化二氧化碳提升植物光合作用

科学家通过基因工程,构建了能够更快转化二氧化碳的烟草,这是提高农作物光合作用效率的重要一步。
Rubisco是光合作用中决定碳同化速率的关键酶,是世界上丰度最高的蛋白之一,占叶片可溶性蛋白的一半。植物生产这么多Rubisco可能是为了补偿它较低的催化效率。研究人员将蓝藻(Synechococcus elongatusRubisco基因引入烟草(Nicotiana tabacum)的叶绿体基因组,构建了两种烟草,一种具有细菌Rubisco和相应分子伴侣(帮助Rubisco正确折叠),另一种具有细菌Rubisco和为其提供结构支持的蛋白。研究显示,这两种烟草都能利用细菌Rubisco进行光合作用,其中的Rubisco比普通烟草少,而碳同化速度比普通烟草快。(Nature


丽鱼科鱼基因组适应性辐射的标志

在非洲大裂谷的湖泊和河流中发现的2000种左右的丽鱼科鱼,是适应性辐射的经典例子。在一项大规模国际合作项目中,对5个截然不同世系的非洲丽鱼科鱼的基因组和转录组进行了测序和分析。所获数据显示,与其他鱼种相比,它们的基因复制过多。存在大量非编码要素分化(element divergence)、加速的编码序列演变、直系同源基因对中与可转座要素插入相关的表达分化(expression divergence)以及由新颖miRNA进行的调控。对来自6个密切相关的维多利亚湖鱼种的60个个体所做的测序数据,指向丽鱼科鱼与对编码变体和调控变体的全基因组分化选择相关的迅速物种形成,同时也说明古代纯化选择(purifying selection)放松的时期使得既有变异(standing variation)能够累积,后者在促进分化中可能起重要作用。(Nature


野莓提取物可增强胰腺癌药物功效

野樱莓(黑果腺肋花楸,Aronia melanocarpa)是生长在北美东部湿地和沼泽地区的一种野生浆果。其浆果富含维生素和抗氧化剂,包括各种多酚类化合物。研究人员在实验室采用著名的胰腺癌细胞株(AsPC-1),对野樱莓提取物结合化疗药物治疗进行比较性评估,考察了对于细胞株的影响。结果表明,该美国本土野莓,可以增强胰腺癌常用化疗药物的有效性。表明在化疗周期中添加保健营养品,可以提高常规药物的疗效,特别是难以治疗的癌症,如胰腺癌。该研究小组进而研究得出野樱莓提取物杀死癌细胞的有效性可能是通过细胞凋亡(程序性细胞死亡)实现的。因此,多酚不仅对于脑肿瘤,而且对于胰腺癌,将会具有巨大的治疗潜力。(Journal of Clinical Pathology


合成有机硼化合物的一条新路径

该论文报告了一个催化过程,该过程将两个简单不饱和有机分子(一个是高度选择性的铜-二硼试剂,另一个是单取代的丙二烯)相结合来生成一个硼取代的有机铜中间体,后者然后又参与一个化学选择性、点选择性和对映选择性烯丙基取代反应。将这一方法用于数量达到克水平的两种天然产物的对映选择性合成,这两种天然产物分别是:抗肿瘤药物herboxidiene和立体异构纯的rottnestol,后者是一种半缩酮,最初是从一种海绵分离出的。这一方法的进一步发展,应能用于其他难以获得的含alkenylboron有机铜化合物的合成,将促进经济有效合成路径的问世。(Nature

 

来源:基因农业网

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