生物技术前沿一周纵览(2014年11月7日)

2014-11-06 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

植物脂类代谢相关免疫反应中的新基因

植物时常会遇到大量微生物的挑战,但由于植物具有完善的免疫系统,只有一小部分的微生物能够引起疾病。植物的先天免疫系统是由复杂的信号网络构成,通常包括了两种模式:病原相关分子模式激发的免疫反应(PTI)和效应蛋白激发的免疫反应(ETI)。近年来,大量的数据表明脂类代谢是建立系统获得性抗性的必要条件。一项新研究中证实,棉花细胞色素P450 CYP82D通过硬脂酸信号通路(octadecanoid pathway)调控了系统性的细胞死亡。鉴定出的GhCYP82D被称为SSN的基因,它属于细胞色素P450s的CYP82家族。SSN过度表达引起了氢氧化物和ketodiene脂肪酸过度累积,18:2脂肪酸水平下降,而沉默SSN则可引起脂氧合酶(LOX)表达失衡以及过量的过氧化氢脂肪酸累积。还证实了一种未知的氧类脂衍生因子是系统细胞死亡必需的一个可变信号,由此推测SSN是在病原体感染时调控超敏反应的一个阀门。(Nature communications

发现与西红柿选择性栽培有关基因区域

以消费为目的的西红柿种植方法使得西红柿个头更大、味道更好,但是由此也导致其遗传多样性的减少。这限制了农业生产者利用标准的种植技术改进西红柿作物。通过选择性种植和良种选择弄清我们是如何让西红柿的基因组以及在什么位置产生变化,科学家可以精确定位那些可以通过种植特定品种或DNA编辑技术来进行改进的基因区域。该研究对来自世界各地的360个各类西红柿的基因组进行测序,包括人工栽培种类和野生种类。发现有一组西红柿处于野生和经过产业处理过的西红柿之间。这种中间类西红柿经过了人工栽培,但在体积和重量上并未被人为改进。大约8%的西红柿基因组在人工栽培过程中起着必要作用,在之后的改进阶段有7%的基因组被利用,这些基因区域中有五分之一发生重叠。这些基因包含了一种可能的人工栽培基因,该基因能够对花蕾中的植物激素产生反应,此外,还包含有多个“改进”基因,其分别控制着植物体积的不同方面。(Nature Genetics

新研究发现能防治水稻褐飞虱的基因

褐飞虱自古以来严重危害日本的水稻生产。研究人员确定了水稻体内一种能防治褐飞虱的基因,从而有望开发出抗这种虫害的水稻新品种。产于印度的水稻不会遭褐飞虱危害,因为印度产水稻含一种名为BPH26的基因。将这种基因植入日本产水稻,发现褐飞虱无法吸食水稻中的养分,最终会被饿死。通过与印度产水稻杂交,日本产水稻就可以获得这一基因,从而开发出抗虫害能力更强的新品种。这将有助于发展不依赖农药的环保型农业。(生物通

RPA法快速检测转基因作物

重组酶聚合酶扩增RPA被称为是可以替代PCR的核酸检测技术。RPA扩增的速度非常快,灵敏度高,对硬件设备要求低,而且不需要复杂的样本处理。这样的技术特别适合于体外诊断、兽医、食品安全、生物防御、农业等领域。自转基因作物首次商业化以来,已经过去了近二十年,这一技术的发展始终伴随着激烈的争论。完善转基因作物的管理,就需要快速而简便的检测方法。花椰菜花叶病毒35S(CaMV-35S)的启动子和根癌农杆菌胭脂碱合成酶基因(nos)的终止子,是广泛用于转基因作物的两种调控序列。研究人员在这两个片段的基础上设计了两组RPA引物,对转基因作物进行筛选和检测。研究人员用这一技术在15~25分钟内检出了只含100拷贝目标分子的样本。此外,还建立了实时RPA分析体系,成功检测了四种主要的转基因作物(玉米、水稻、棉花和大豆)。研究表明,RPA能大大简化反应过程,显著缩短检测时间,是快速检测转基因作物的有效途径。(International Journal of Molecular Sciences

细菌细胞通过牺牲个性来演化


多细胞生物是从单细胞祖先演变来的,这是一个一定涉及很大合作程度的过程,也要求在不可避免会从合作群体内部出现的破坏性欺骗型细胞存在的情况下具有相当大的稳定性。因此,多细胞生命的演化涉及选择水平从个体到集体的一个变化。Paul Rainey及同事繁殖了名为“荧光假单胞菌”的细菌的简单合作世系,它们是通过要么接受、要么清除欺骗类型存活下来的。接受欺骗类型的世系具有一个由交替表现型状态构成的生命周期(它让人联想到一个发育开关),这个生命周期要求集体的适应性与成员细胞的适应性脱钩。这样的生命周期具有复杂多细胞生命的出现所需的特点。(Nature

多种碳源对斯达油脂酵母产油的影响

微生物油脂又称单细胞油脂,是微生物在一定条件下将碳水化合物、碳氢化合物等碳源转化为菌体内大量储存的油脂。与其它生物柴油的原料油相比,微生物油脂生产周期短、不占用耕地和淡水资源且可规模化管理和生产,因此成为生物柴油未来发展的重要方向。葡萄糖是微生物油脂生产常用的底物,但大规模工业化生产成本太高。为降低微生物油脂的生产成本,探索产油微生物的发酵底物范围、利用生产生活废弃物的水解物作为发酵底物变得尤为重要。
研究人员以产油微生物斯达油脂酵母 (Lipomyces Starkeyi) 为研究对象,发现斯达油脂酵母可以有效利用多种碳源如葡萄糖、果糖和甘油作为发酵底物生产油脂;发酵底物碳氮比的增加不仅能增加斯达油脂酵母的含油量,还促进细胞中饱和脂肪酸的积累。尽管斯达油脂酵母在未脱毒的柳树木屑水解液 (NDLH) 中不能正常生长和积累油脂,但经过脱毒处理的柳树木屑水解液 (DLH) 可以作为斯达油脂酵母积累油脂的有效底物,油脂累积效率可达葡萄糖碳源的60%以上。以上研究结果为斯达油脂酵母利用废弃甘油和木质纤维素水解液作为发酵底物生产生物柴油提供了有力的支持。(Bioresources

在一起能够生长更好的植物

更加多样化的植物群落经常更稳定和更高产,这是一个会随时间推移而增强的效应。研究人员对演化在这一生态现象中所起作用进行了研究。利用具有不同的最近演化历史、在混合物种群落中或单一栽培状态下生长的植物(包括禾草、草药和豆科植物)来建立新的生态群落。生态系统功能和形态特征多样性在由混合生长的植物组成的群落中比在由单作生长的植物组成的群落中更大,说明自然群落中的生物多样性效应会随种群适应它们的生物环境而增强。关于小规模演化对生态关系有重要意义的发现,将关于自然群落中物种共存的不同观点统一了起来。(Nature

胚胎怎样将细胞组织到一起

发育中的胚胎通过细胞群的协调分化来组装复杂组织和器官,这是一个取决于非常高效的细胞通信的集体过程。生长中的组织内的细胞怎样对决定它们命运、分泌到细胞外空间中的成形素施加控制一直不清楚。研究人员利用活体成像发现,斑马鱼发育中的侧线系统内的细胞在共享的微环境或微腔中来排列它们自己,使得信号(如成纤维细胞生长因子,FGF)在一些区域比在其他区域更集中。这使得附近的细胞能够根据它们的位置做出协调反应,这样一个反馈过程反过来又会影响细胞的排列和推动进一步的发育。(Nature

哺乳动物“complex I”的结构

线粒体电子传递链的第一个酶,即complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase),将从NADH 到ubiquinone的电子转移与穿过线粒体内膜的质子转位耦合起来,导致ATP的合成。该研究报告了以 5 Å分辨率获得的来自牛心脏线粒体的complex I的电子低温显微镜结构。哺乳动物的这种酶要比以前发表的来自低等生物的complex I的结构大得多。研究人员确定了44个亚单元中28个的结构——14个保守的(核心)亚单元和14个哺乳动物特有的亚单元。(Nature

来源:基因农业网

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