生物技术前沿一周纵览(2014年10月10日)

2014-10-10 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

水稻种子萌发过程的胚组织调控机制

水稻种子萌发是其成长为独立生命个体重要的起始点,是形成良好的幼苗的前提条件。水稻种子包含胚、胚乳等两大主要组织。研究人员利用基于凝胶的双向电泳技术和非凝胶的i-TRAQ技术,对水稻种子萌发过程中胚和胚乳组织分别进行蛋白质组研究。共获得343个在萌发过程中的表达量发生改变的胚组织蛋白,包括191个下调表达和152个上调表达。这些蛋白质包括参与淀粉合成、支链淀粉合成的酶、淀粉粒合成酶等,参与众多能量代谢途径,在萌发早期阶段上调表达而在后期阶段下调表达,该结果与水稻种子萌发过程中胚组织淀粉粒的研究一致。胚组织中的蔗糖可能作为中间物为淀粉合成提供帮助。此外,通过该研究发现在水稻种子萌发过程中,胚乳组织的大量生物学过程是受胚组织调控的。(Plant and Cell Physiology
 
 
水稻柱头蛋白质磷酸化修饰研究取得新进展
 
柱头作为水稻授粉过程的重要参与者之一,其组织所含蛋白质等各种物质参与到柱头授粉后花粉的识别及一系列的信号传递过程。研究人员利用IMAC磷酸化肽段富集技术对水稻成熟柱头组织蛋白质的磷酸化肽段进行富集,结合Triple TOF5600蛋白质质谱仪鉴定和多种生物信息学软件分析,共获得1588个柱头组织的磷酸化蛋白质,包括2347个磷酸化位点。其中包括654个水稻中新发现的磷酸化蛋白质,结合已有研究结果,共有201个磷酸化蛋白质属于柱头组织特异表达蛋白质。该研究结果不仅首次绘制了水稻柱头组织磷酸化蛋白质图谱,同时也将促进水稻柱头发育和授粉相关方面的研究。(Proteomics
 
 
构建全生育期高通量水稻表型测量平台

随着高通量测序技术和植物功能基因组学快速发展,传统的作物表型检测手段已成为植物基础生物学研究包括遗传、生理、基因功能研究等的主要限制因素。为了解决这一瓶颈,研究团队研制了一种全生育期高通量水稻表型测量平台,可以自动提取水稻株高、叶面积、分蘖数、生物量、产量相关性状等15个参数,且该平台总计可容纳5472盆水稻种植,连续24小时工作测量通量可达1920盆/天。基于该平台所获取的表型数据并结合全基因组关联分析发现,本方法不仅有潜力取代传统的表型测量手段,还可发掘出更多新颖的基因位点。对图像分析技术做适当的修改,本平台还可扩展应用于小麦、玉米、油菜等其他作物表型高通量测量和功能基因组研究。可以预见,结合高通量表型平台和全基因组关联分析技术,必将成为植物基础研究学者快速解码大量未知基因功能的重要科学工具。(Nature Communications
 
 
破译茄子基因组
 
研究人员以日本自古栽培的茄子品种“中生真黑”为研究对象,绘制完成了茄子基因组草图。解读了这个品种约11.27亿个碱基对中98%以上的DNA序列,共发现了约4.2万个基因,其中约7600个基因是茄子特有的基因。研究人员发现,这些基因有的与抗病能力有关,有的则参与合成绿原酸,绿原酸具有抗氧化作用,能防止细胞和DNA受活性氧的损害。此次获得的遗传信息将来有可能帮助研究人员开发出抗病能力更强、口感更佳的茄子新品种。(DNA Research
 
 
极小种群植物——弥勒苣苔保护生物学研究取得新进展
 
我国南方的喀斯特地貌由相对孤立的石灰岩山群组成,为植物提供各自独立的演化环境,形成特有性极高的物种多样性格局。苦苣苔科是研究喀斯特地区特有类群的分类、演化和保护研究最具代表性的类群之一。研究人员选择广义马铃苣苔属52个种以及滇黔桂8个弥勒苣苔个体,基于ITS和Trn-F构建了分子系统发育树,推测弥勒苣苔在广义马铃苣苔属中为一个相对孤立和后生的类群。AFLP分析显示弥勒苣苔在居群水平的遗传多样性很低(He = 0.118),整个种水平缺乏明显的遗传梯度。滇黔桂三个地区类群之间基因交流有限、地理隔离明显且居群之间基因分化有限(FST = 0.207,P﹤0.001)。云南的10个居群沿着海拔和离村寨的距离呈现出两个明显的分支。该研究结果为云南居群的就地保护提供了重要科学指导,为喀斯特地区众多特有极小种群物种的保护提供了研究范例。(PLoS ONE
 
 
植物腺毛次生代谢产物及生物功能研究新进展
 
腺毛是植物在长期进化过程中为了应对生物和非生物环境胁迫而演化出来的特殊结构,其广泛分布于陆地植物地上部分的表面。植物腺毛是合成和贮存各种类型次生代谢产物的重要场所,这些特殊的化学物质在植物防御生物和非生物胁迫中起着重要作用。研究人员采用LMD-UPLC/MS/MS方法从唇形科植物藤状火把花(Colquhounia seguinii)的盾状腺毛中发现了3个新的克罗烷二萜Seguiniilactones A-C。生物活性测试发现所有化合物对甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)均表现出很强的拒食活性,其中Seguiniilactone A比商业化的印楝油的拒食活性高17倍。此外,Seguiniilactone C还对该植物病叶中分离得到的6株优势真菌显示中等的抗真菌活性,表明克罗烷二萜化合物在该植物中具有重要的防御病虫害功能。(Journal of Integrative Plant Biology
 
 
反刍动物气候适应性遗传机制

研究人员利用绵羊全基因组的约5万个单核苷酸多态性位点(SNPs)和分布于全世界的32个地方绵羊品种,以及9个气候环境因素(包括105个参数),通过遗传数据与气候环境参数的结合,进行全基因组水平的选择性检验分析。最终检测到230个与气候环境因素变异显著相关的SNPs,这些位点与气候因素的自然选择作用显著相关。通过这230个SNPs,在绵羊基因组上发现了17个与能量代谢、内分泌调节及自身免疫相关候选基因。其中,候选基因TBC1D12在全球范围内呈现出显著的频率变异模式,这一模式表明对于赤道气候区域分布的绵羊的有害变异可能对于分布在寒冷气候区域的绵羊是有益突变。该研究结果对于基因组信息,尤其是第二代或第三代高通量测序技术产生的大量基因组数据,在绵羊育种以及反刍动物的气候适应性研究方面的应用具有重要意义。(Molecular Biology and Evolution
 
 
帝王蝶长距离迁飞的遗传机制
 
帝王蝶(Danaus plexippus)迁飞是自然界中最为壮观的自然景象之一,北美地区的帝王蝶每年周而复始地完成数千公里的长途迁飞到达墨西哥进行越冬以适应温带地区的四季变化。然而,分布于热带地区的帝王蝶及其近缘种不具有迁飞特性。研究人员从涵盖当今世界上主要的帝王蝶分布区域中,选取了包括迁飞型和非迁飞型的22个地理种群、5个近缘种的101只Danaus属蝴蝶进行了全基因组重测序和群体遗传学分析。该项研究表明现存的帝王蝶起源于北美地区,且祖先属于迁飞型,打破了先前认为包括鸟类等在内的迁飞物种均是热带起源,只在种群扩散到温带地区后才进化出迁飞行为的普遍认知。其次,与飞行相关的肌肉发育进化是帝王蝶实现长距离迁飞的主要适应性选择。此外,该项研究还关注了帝王蝶鲜艳体色的维持机制,通过全基因组关联分析,一个与小鼠体色相关的myosin家族同源基因被鉴定出来,从而将无脊椎动物与脊椎动物的体色调节机制联系在一起。(Nature
 
 

来源:基因农业网

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