生物技术前沿一周纵览(2014年10月17日)

2014-10-17 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 揭示控制水稻籽粒大小的分子机制

       
籽粒大小是决定水稻产量和品质的一个关键因子,然而控制籽粒大小的分子机制目前仍不清楚。研究人员通过大规模筛选水稻T-DNA插入突变体库,获得一个水稻籽粒显著变大的突变体材料,分子生物学及遗传学研究表明,该表型是由于编码一个细胞色素P450基因OsCYP78A13 的激活而导致。在水稻基因组中OsCYP78A13 存在另一同源基因LOC_Os03g30420(命名为Grain Length 3.2,GL3.2),这两个细胞色素P450基因具有不同的表达模式,转基因分析表明它们均可促进籽粒生长。代谢组学研究证明,水稻中存在一种脂类化合物,可能是调控种子大小的关键信号分子。对1529份水稻品种序列多态性的分析发现在籼稻品种中CYP78A13 的多态性显著高于粳稻品种。该项研究揭示籼稻品种中CYP78A13 的多态性在水稻高产育种中具有非常大的潜在应用价值。(Plant, Cell & Environment
 
 
海岛棉基因组测序基本完成
 
我国棉花产量已超过美国跃居世界第一,在棉花纤维发育机理阐明、数量性状遗传解析、种质资源创制和生物信息学等方面的研究都有显著进展。但纤维品质、抗病性等性状还有待提高。为了解决这一问题,华中农业大学研究团队从2011年起开展了海岛棉的基因组测序工程。海岛棉是目前品质最优的栽培种,具有纤维长、细、强的特点,是纺织高支精梳纱和特种织物不可缺少的原料。通过对棉花基因的分析,初步判明了一种基因对于提高棉花抗病性状具有明显作用,能够有效抵抗棉花黄萎病。目前,对我国原产海岛棉的基因组测序已基本完成,有望解决我国棉花纤维品质与抗病性不能两全的难题。(生物通
 
 
番茄变异组研究成果助力番茄改良
 
番茄变异组国际研究团队通过对世界各地的360份番茄种质进行了重测序分析,构建了完整的番茄遗传变异组图谱,为揭示番茄的进化历史、基因挖掘和分子育种奠定了基础。该研究是继2012年完成番茄全基因组序列图的绘制后另一重要成果。在现代的番茄育种中,野生种质资源被广泛的应用,通过比较基因组学,该研究准确地界定了野生渐渗片段在栽培番茄基因组中的位置和长度。分析发现,番茄的驯化和野生资源的利用共导致了约25%(200Mb)的基因组区域被固定,这严重的限制了番茄的进一步改良,番茄基因组框架的重新构建将是番茄改良的新途径。变异组研究不仅有助于了解番茄育种的历史,也为未来番茄育种指明了方向。变异是遗传育种的基础,后续研究将进一步阐明番茄重要农艺性状的遗传和分子机理,并为全基因组设计育种打下坚实的基础。(Nature Genetics
 
 
中国西南地区食用和药用植物的昆虫传粉和繁育系统提出新的研究框架
 
研究人员对中国西南地区,特别是云南常见的特色食用和药用植物的昆虫传粉和繁育系统进行了综合分析,对中蜂在滇西北的种群下降的原因开展了调查,以深入理解该地区作物传粉面临的问题,并提出了应对措施。同时,对作物传粉领域在我国的研究提出了较系统性的框架和建议。基于我国绝大部分农作物尚缺乏传粉和繁育系统研究,以及传粉昆虫种群下降的现状,建议增加对该领域的关注:1)随着作物种植策略的改变,制定和发展新的授粉策略,如人工授粉需要考虑作物的自交不亲和性和维持高的遗传多样性;2)研究意蜂的引入对中蜂现有种群、农作物以及近缘野生种和野生植物授粉的影响;3)近些年,大量野生食用和药用植物的栽培,我国将能成为研究其驯化过程的繁殖生态学的中心。传粉生态学在中国起步较晚,主要集中在对野生植物的研究。需要有更多的昆虫学家、农学家和园艺学家一起,去更多关注与国民经济发展相关的食用和药用作物的传粉生态学研究。此外,一些新技术的引入,将有助于建立农作物繁育系统和传粉系统的研究体系。(American Journal of Botany
  
 
OSCA1充当植物的渗透传感器
 
水对植物生长和发育非常重要。但植物是怎样感应水含量波动的。高渗透性(Hyperosmolarity)已知会诱导[Ca2+]i (胞质钙离子浓度)发生瞬时增加。研究人员通过研究拟南芥突变体,osca1突变体在渗透压力下影响保卫细胞和根细胞中的渗透性Ca2+信号传导、降低水蒸腾调控和根生长,发现胞质膜蛋白OSCA1是人们长期寻找的介导[Ca2+]i增加的Ca2+通道。(Nature)
 
 
 
单分子测序揭示丹参叶绿体DNA修饰之间复杂的相互作用
 
丹参(Salvia miltiorrhiza)是最广泛使用的药用植物之一。作为基于叶绿体基因工程手段开发使丹参活性成分过表达方法的第一步,研究团队从基因组、转录组和碱基修饰三方面对丹参叶绿体进行了分析。先从新鲜叶片中提取总基因组DNA和RNA,然后进行链特异性RNA测序和单分子实时(Single-Molecule Real-Time,SMRT)测序分析。该研究并用二代和三代DNA测序技术,使在基因组层面研究非编码RNA和DNA修饰成为可能。然而,原来关于反义RNA和DNA修饰研究在实验上具有相当大的困难。叶绿体asRNA和DNA修饰的存在和功能的验证是更加困难的。该研究所描述的一些发现从目前的技术上来看有巨大进步。研究提出的数据已经证实了由asRNA和DNA修饰引起的基因表达调控的复杂性。(PLoS ONE
 
 
大米中重金属砷形态分析和风险评估
 
自然界中的砷元素以许多不同形态的化合物存在,其毒性取决于它的化学形态和种类,毒性较大的为无机砷(AsⅢ和AsⅤ),低毒性为甲基砷(DMA和MMA)。水稻生长在淹水厌氧环境中而更容易吸收富集砷,其颗粒对砷的累积导致大米成为人们一个重要的砷摄入途径。因此准确测定大米中砷形态及含量,进行风险评估具有重要的意义。研究人员采用高效液相色谱-原子荧光联用的检测方法,对大米中的四种砷形态化合物进行分析。经分析来源于广东省13个城市的260个大米样品中,总砷的含量在未检出到225.58 ng/g之间,平均值为57.27 ng·g-1。大米中四种不同砷形态的含量依次为:AsIII (34.77 ng·g-1) > AsV (9.34 ng/g) > DMA (8.33 ng/g) > MMA (4.82 ng/g)。经计算广东省人均通过食用大米周摄入无机砷的含量为1.91 µg·kg-1 体重,13个城市大米砷含量的健康风险熵在0.06到0.30之间,表明广东省大米中砷含量对人类健康没有负面影响。(Environmental Geochemistry and Health
 
 
TubZ分离系统的分离与调控机制研究中取得重要进展
TubZ质粒分离系统(plasmid partition system)是近年来被发现的一类新的分离系统(Ⅲ型分离系统),它编码DNA结合蛋白TubR和自组装蛋白TubZ。质粒pBsph是该实验室首次在球形芽胞杆菌C3-41中发现的一个大质粒(178 kb)。质粒pBsph上一个2.3 kb的DNA片段组成了一个最小复制子,它包含有tubZ和tubR基因以及上下游部分DNA片段。TubR与上游DNA区域重复序列(tubC)的结合不仅为质粒分离所必需,而且能够在转录水平上负调控分离操纵子的表达。TubZ能与TubRC结合形成三元核蛋白复合体TubZRC,在质粒的分离和稳定中发挥重要作用。该研究还发现了TubZ系统一个新的调控因子TubX,它能够和tubRZ操纵子的启动子结合,通过拮抗TubR的负调控活性来正调控分离蛋白表达,进而参与质粒的分离和稳定。该研究提出了TubZ分离系统的一个调控模型,这对于进一步理解TubZ介导的遗传物质的稳定遗传机制及二元毒素的进化具有十分重要的意义。(Microbiology-SGM和Journal of Bacteriology
 
 

来源:基因农业网

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