生物技术前沿一周纵览(2014年10月31日)

2014-10-31 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

首个枣基因组测序重大研究成果发表
 
2014年10月29日,枣基因组测序成果问世,标志着我国在枣基因组学研究方面达到了国际领先水平,在世界上率先完成了枣树的高质量全基因组测序,并使枣树成为世界鼠李科植物和我国干果树种中第一个完成基因组测序的物种。枣树基因组的杂合度达到1.9%,加之SSR重复序列极为丰富和GC含量偏低的原因,使得枣树基因组属于高度复杂的基因组类型,具有相当大的测序和组装难度。该研究在第二代测序技术基础上,综合采用BAC-to-BAC和WGS-PCR-free方法,有效克服了高度复杂的枣基因组的测序组装难题,成功开展了对我国著名枣品种‘冬枣’的全基因组从头测序,并组装出高质量的枣基因组序列,从中发现了大量的枣特色基因(独有基因、正向选择基因和扩张基因)。此外,本研究还通过比较基因组、转录组测序和大量的室内外观察及实验分析,深入揭示了枣果大量积累糖分、枣树枝条的独特脱落习性及枣树极强的耐盐抗旱特性等优异性状形成的分子机制。该研究对加速枣树功能基因组学研究、促进枣树乃至鼠李科和其他果树的遗传改良和分子育种工作必将产生重大而深远的影响。(Nature Communications
 
 
植物激素乙烯增强植物对高盐胁迫耐受性的分子机制
 
盐胁迫是影响植物生长发育进而影响作物产量最重要的环境因素之一。植物激素乙烯作为一种重要的逆境胁迫激素,参与了多种生物和非生物的胁迫反应。最新研究发现用乙烯气体或乙烯合成前体ACC预处理植物都能显著增强对盐胁迫的耐受性;高浓度的盐处理可以通过促进两个F-box 蛋白EBF1/EBF2蛋白的降解,从而促进乙烯信号通路中的两个核心转录因子EIN3和 EIL1的蛋白积累,并且首次发现了一条不依赖于乙烯上游信号开关EIN2 而调节EIN3蛋白稳定性的途径。进一步通过基因芯片分析、体外EMSA及体内ChIP实验,鉴定了一批盐胁迫条件下EIN3/EIL1的靶标基因,5个胁迫相关转录因子和一个可能感应氧化还原势的多肽参与介导了乙烯对盐胁迫的耐受性。同时,还发现EIN3上调了一组过氧化酶PODs(peroxidases)的基因表达,增强了POD酶的活性,并协助清除盐胁迫产生的活性氧(ROS),从而增强了植物对盐胁迫的耐受性。(PLoS Genetics
 
 
一种特殊蛋白控制动植物细胞微管组织
 
在研究细胞结构时,可以根据形状来推测其功能。植物细胞中有一个动态的骨架,负责引导细胞的生长、发育、运动和分裂。随着时间推移,骨架的变化造就了细胞的形状和行为,最终形成整个生物体的结构和功能。研究人员对一种叫做GCP-WD的特殊组织蛋白进行了研究,发现这种蛋白控制着成核的位置、速度和细胞皮质阵列的形状,对植物细胞骨架和细胞结构形成具有重要作用,因此在确定植物细胞的形状和功能上,GCP-WD是一个关键因子,影响着细胞的结构体系。其在哺乳动物的中心型微管组织结构中起了重要作用,对动物细胞骨架的组织也可能非常关键。随着量子理论和计算机的发展,许多物理学家对微管的作用也越来越感兴趣。通过在植物细胞中进行了定量活细胞研究,可以了解微管是如何组织的背后的分子机制。观察GCP-WD的功能和运作,对研究动物细胞微管的科学家来说也很有意义。(Current Biology
 
 
一种干旱诱导处理提高水稻和苜蓿及狗牙根抗盐和抗旱性的方法
 
干旱对世界作物产量的影响,在诸多自然逆境中占首位,是制约农业发展的一个重要问题。目前,还没有快速提高植物抗旱性的方法,因此利用一种非生物胁迫处理产生的诱导抗性来提高多种植物品种(尤其是部分重要农牧作物)对其他非生物胁迫的抗性,对于提高作物在干旱情况下的产量,维持水土保持能力和区域生态环境的改善都具有重大意义。针对上述情况,研究人员发明一种干旱诱导处理提高水稻和苜蓿及狗牙根抗旱性的方法。方法易行,操作简便,见效快捷,在短期内可以提高植物的抗旱性,从而提高在季节性干旱时和干旱区的农作物产量,牧草产量,达到草坪植被保持、水土保持的生态效益和经济效益。“一种低盐诱导处理提高水稻和苜蓿及狗牙根抗旱性的方法”(ZL201310094573.0)获国家发明专利授权。该方法适用于中国各干旱地区及其他地区因雨量时空分布不均而经常发生季节性干旱时水稻,苜蓿和狗牙根的种植、水土保持和生态保护。(中科院武汉植物园
 
 
植物天然免疫控制机理研究
 
病原微生物效应蛋白引发的免疫(effector triggered immunity ETI)是植物天然免疫的重要组成部分,在ETI反应中,植物通过胞内免疫受体特异性地识别病原物分泌的效应蛋白进而激活下游的抗性反应,但免疫受体的活性调控机理仍不清楚。拟南芥的抗性蛋白RPM1是重要的细胞内免疫受体,RPM1特异性地介导对效应蛋白AvrB的识别,这种识别是通过对RPM1-互作蛋白RIN4的Thr166磷酸化介导的。目前的模型认为,该位点磷酸化直接被RPM1所识别,触发免疫反应。该研究发现脯氨酰异构酶ROC1与RIN4互作,催化RIN4的Pro149酺氨酰顺反异构,负向调控RPM1的活性;而Thr166磷酸化导致RIN4与ROC1发生解离;突变体分析表明,Pro149对RPM1的活性控制起到关键作用,而Thr166位磷酸化的作用是通过调控Pro149构象来实现的。这表明,RIN4 第149位的脯氨酸的顺反异构是RPM1激活过程中的分子开关。(Cell Host Microbe
 
 
利用DNA序列追溯植物演化关键事件
 
该研究是千种植物转录组计划(One Thousand Plants,1KP)的一部分。研究团队正不断地对地球的绿色生命物种进行测序并产出海量的基因序列数据。国际研究小组阐释了古代水生藻类植物演化成陆生植物,并适应光照、水和土壤养分等复杂过程的演化历史。随着植物在平原、山谷和山上生长和繁衍,植物的生理结构经历了快速变化并促成了无数新物种的形成。这些研究数据也有助科学家更好地了解最常见植物的祖先,包括开花植物和松树等无花植物。研究还发现了一些可应用在医学和工业上的植物物种的未知分子特性。这些多样化的序列为我们带来了许多激动人心的新发现,这些新发现将会对整个生命科学产生重要影响。例如,发现的新藻类蛋白已被用于哺乳动物大脑运作的相关研究。这项工作的开展需要超大的计算工作量。华大基因、国家基因库、亚利桑那大学iPlant Collaborative,得克萨斯高级计算中心和Compute-Calcul Canada共同对该项目提供了巨大的计算能力用于基因数据的储存和分析。(PNAS
 
 
中草药成分马兜铃酸与肾癌关联性研究
 
来自欧洲的一项大型癌症研究揭示了肾癌与马兜铃酸之间的关联。这项研究由国际癌症基因组肾癌协会(CAGEKID)领衔完成,揭示了肾癌与马兜铃酸(aristolochic acid)之间的重要关联。马兜铃酸因“中草药肾病”而引起关注。通过大量样本DNA和RNA测序,与正常样本比较,从中发现肾癌这种癌症类型存在一些特殊的遗传突变,这些突变会影响特异性生物学途径和系列基因。研究表明通过大规模测序进行的系统肿瘤DNA解析,能识别之前未知的癌症成因。马兜铃酸的主要毒性成分是AAI,研究人员发现肝脏CYP1A参与AAI的氧化代谢,此代谢过程使小鼠血液及肾脏中AAI的含量降低继而减轻AAI所致的肾毒性。肾脏不仅是还原代谢AAI能力最强的器官,也是AAI毒性的靶器官。这一结果为深入研究AAN机理提供了新的依据、为马兜铃酸肾病预防提供了新的线索,同时也为中药安全性研究提供了新的思路。(Nature Communications
 
 
天然产物毛萼乙素的生物化学研究
 
毛萼乙素(Eriocalyxin B)是天然对映-贝壳杉烷二萜类化合物,其具有显著的抑制肿瘤生长作用以及免疫调节活性,在抗肿瘤和炎症等方面具有重要的应用前景。相关研究表明毛萼乙素的作用机制包括调控细胞内多种重要信号通路,如MAPK、P53等信号通路,其中对于NF-kappaB信号通路活性的调控在抗肿瘤活性以及免疫调节活性中发挥了重要的作用,然而其具体作用靶点尚不明晰。研究人员利用小分子标记探针技术对毛萼乙素的蛋白靶点进行了深入研究,利用化学生物学技术阐明了p50蛋白是毛萼乙素作用以及发挥抗肿瘤活性的直接靶点,并解析了该化合物与p50蛋白作用的结构基础,为毛萼乙素的药物研究,以及以p50蛋白为靶点的药物研究提供了重要的理论依据。(Oncotarget
 
 

来源:基因农业网

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