生物技术前沿一周纵览(2014年9月26日)

2014-09-26 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

克隆水稻温敏核不育新基因
利用温敏不育系培育的两系杂交水稻免除了保持系,在不同的温度条件下既可作为不育系与恢复系杂交制种,又可以自身繁殖,从而简化了繁种制种程序,降低了杂交种子生产成本。安农S-1是于1987年被发现的第一个籼稻温敏不育系,其温敏不育性由一隐性基因tms5控制。tms5是功能缺失的基因,其野生型基因编码了一个短版的RNase Z家族蛋白。该蛋白可降解三个编码泛素与核糖体融合蛋白基因UbL40的mRNA。不育系中,受温度诱导的UbL40 mRNA不能被功能缺失的RNase Z及时切割而导致其mRNA积累,进而可能影响细胞内泛素平衡,引发花粉母细胞液泡化,最终导致花粉败育。这阐明了水稻中控制温敏不育的分子机理,同时揭示了RNase Z这一基因家族成员的新功能、泛素平衡调控的新途径和植物生殖发育应答高温环境的新机制,有助于加快温敏不育系的培育。(Nature Communications
 
 
植物干旱感受器基因机制研究取得较大突破
 
人们对植物通过细胞内钙浓度增加来响应各种非生物和生物刺激的理解有了许多进步,但相应的感受干旱的钙离子通道的蛋白仍然未知。该研究利用正向遗传筛选干旱激活细胞内钙离子浓度增加的方法获得缺陷型突变体,并克隆到相关基因,命名为干旱感受器OSCA1。OSCA1参与干旱信号诱导的早期信号事件,干旱介导生理过程,以及持续干旱对生长和发育的影响,因此OSCA1被认为是植物干旱感受机制中的一个最重要成分。该研究从植物感知干旱的受体出发,可真正探讨植物感应水条件变化的分子机制。通过改变和调节基因的方式改变农作物、牧草、森林树种等植物对干旱感受机制,培育出抵抗这些逆境的植物。(Nature
 
 
CRISPR/Cas系统分步实现水稻和小麦基因组快速编辑
 
靶向性基因组编辑技术成为了近年来了解基因功能以及在植物中开发有价值的新性状的强大工具。锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)和CRISPR/Cas系统是构成基因组编辑的三大核心技术。新研究设计了一种利用CRISPR/Cas系统分步实现水稻和小麦基因组编辑的实验方案。包括选择靶位点,设计、构建、验证及利用sgRNAs在水稻和小麦中实现CRISPR/Cas介导序列特异性突变发生及基因打靶,详细地描述了sgRNAs和Cas9构建和表达的步骤和时间表。这篇新文章为我们提供了一种可在1~2周内在原生质体中实现快速基因打靶,并在13~17周内生成突变植物的简单直接的实验方案。(Nature Protocols
 
 
首个鲤鱼全基因组序列图谱完成
鲤鱼是全球分布和养殖范围最广泛的经济鱼类之一,同时是我国最具代表性的淡水养殖鱼类之一,也是我国最有条件利用基因组资源进行品种改良的水产养殖物种之一。鲤鱼基因组由100条染色体组成,是迄今完成全基因组测序的脊椎动物中染色体数目最多的物种,也是迄今为止完成解析的最为复杂的四倍化脊椎动物基因组之一。一个国际合作研究团队完成了鲤鱼全基因组序列图谱绘制,成为国际上首个完成全面解析的异源四倍体硬骨鱼类基因组图谱。鲤鱼全基因组序列图谱的完成,标志着鲤科鱼类重要经济性状的遗传解析和遗传选育研究全面进入基因组时代,对于解析鲤科鱼类生长、品质、抗病、抗逆等重要经济性状的分子机制具有重要意义,同时也为研究脊椎动物基因组进化和基因衍化机制提供了宝贵的数据和模型,为开展全基因组选择育种,培育品质优良的鲤鱼新品种奠定了坚实基础。(Nature)
链接:http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3098.html
 
 
高效基因分型策略推动动物模型建立
 
动物模型对于基因功能研究起到了很大的帮助。已经利用CRISPR/Cas9快速生成多品系的实验动物模型。在基因组编辑技术的推动下,建立动物和细胞模型的速度也越来越快。在这种情况下,基因分型过程成为了新的瓶颈,尤其是在进行高通量筛选时。在用CRISPR/Cas9建立小鼠和大鼠模型时,主要用的是T7E1分析。对于高通量筛选而言T7E1分析法既费时又费力,因此亟需一个简单有效的基因分型策略。研究人员通过CRISPR/Cas9系统建立了6个品系的小鼠(包括单个和多重基因组编辑小鼠),并用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)法对F0至F2代的小鼠进行了基因分型。研究表明,PAGE分析法比T7E1更简捷高效,有望替代T7E1成为基因分析的常规方案。(Scientific Reports
 
 
白蚁分工协作降解植物纤维素的奥秘
 
真菌培植白蚁在其肠道微生物及其所培植的真菌(Termitomyces属)的多步协作下,可以几乎完全分解植物纤维素。研究人员对一种真菌培植白蚁、其培植的真菌以及白蚁的肠道微生物进行了基因组测序,揭示了这一复杂的共生系统,并对植物纤维素分解相关的基因进行了深入分析,发现所有已知的糖类水解酶中有86%都能在这种白蚁-真菌的共生关系中找到。其中,真菌的基因组编码了一些负责分解复杂碳水化合物的基因,而肠道微生物主要提供了最终寡糖降解相关的酶。工业界投入了大量的资金用于研究如何利用纤维素来生产可分解的糖类作为绿色能源,但设计一个逐步分解纤维素的生产过程一直以来仍是一个巨大挑战。上述由白蚁操作的生物反应器可为工业设计提供参考,真菌参与有机物降解的粗加工,白蚁的肠道微生物作为补充而完成了最后的降解工作。(PNAS
 
 
建立生物合成稀少糖的新策略
 
稀少糖及其衍生物具有独特的生理学功能,具有降血糖、抑制癌细胞生长与脂肪积累等作用,在食品、保健品、医药品与化妆品等领域具有十分重要的应用价值。目前主要通过单糖转化的方法实现稀少糖和稀少糖醇的生物合成。研究人员通过挖掘在C-C键的生物合成中具有广泛用途醛缩酶,探索以甲醛、乙醛、甘油醛及甘油等小分子底物合成稀少单糖及其衍生物的新途径,从而获得高附加值的稀少糖及其衍生物。该研究以谷氨酸棒杆菌为底盘微生物,通过代谢工程手段改造菌株,同时在工程菌中构建由醛缩酶和去磷酸化酶组成的新合成途径,结合优化发酵条件和受体选择,使该工程菌株具有合成C4、C5、C6、C7稀少酮糖的能力。利用小分子化合物建立了基于C-C缩合反应的绿色合成稀少糖策略,同时也为1、2、3碳化合物高效利用提供可借鉴思路。(Biotechnology and Bioengineering
 
 
一种天然减肥成分的作用机制
 
蝴蝶亚(Hoodia gordonii)也称火地亚仙人掌,是萝藦亚科(Asclepiadoideae)的一种肉质多汁的植物。蝴蝶亚原产自南非和纳米比亚的沙漠地区,在当地土著一直作为传统的食欲抑制剂,为长期狩猎时忍耐饥饿使用。由此科学家们认为这种植物中主要成分也许能直接进入丘脑下里的神经细胞中,影响控制血糖反应的神经,从而降低人体食欲,减少脂肪摄入。但该植物的作用机制还不清楚。研究人员从蝴蝶亚植株中分离出了一种称为Gordonoside F的化合物,发现Gordonoside F能通过与GPR119受体相互作用,并且促进葡萄糖刺激的胰岛素和胰高血糖素样肽-1分泌,从而抑制食欲。这项研究揭示了蝴蝶亚对食欲抑制的作用机制,将有助于研发针对减肥或其他代谢紊乱疾病的新型治疗方法。(PNAS
 
 

来源:基因农业网

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