生物技术前沿一周纵览(2014年11月28日)

2014-11-28 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

首个兰花基因组完整序列公布
 
兰花基因组计划(Orchid Genome Project)的一项最新成果公布了植物界种类最丰富的家族之一:兰花(orchid)的全基因组测序结果。该研究完成了小兰屿蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)全基因组测序和组装,该兰花广泛用于杂交育种,且具有重要的园艺价值。同时小兰屿蝴蝶兰也是第一个全基因组测序的景天酸代谢(crassulacean acid metabolism,CAM)植物。同时,在这种植物中发现了一种兰花特有的古多倍化事件(paleopolyploidy),这也许能用于解释为何兰花会成为地球上最大的植物家族之一。研究人员还通过比较其他植物基因组同源基因,发现随着兰花品系发展,出现了基因重复和CAM基因丢失的现象,这表明基因重复事件可能导致了蝴蝶兰CAM光合作用的演变。此外,还分析了基因多样化家族,这些基因帮助兰花形成了高度特异化的花朵形态。(Nature Genetics
 
 
棉纤维伸长发育的调控机制
 
关于棉纤维发育、尤其是纤维伸长调控的研究还相对较少。通过关联分析和遗传定位,研究人员发现一个含有同源异型框的转录因子GhHOX3与棉纤维伸长相关,并认为GhHOX3是棉纤维伸长的关键调控因子。利用高通量测序比较野生型和GhHOX3抑制株系的基因表达谱,发掘出一批纤维生长的功能基因。两个已报道的细胞壁松弛蛋白基因,GhRDL1和GhEXPA1,其启动子均含有L1顺式元件,可被GhHOX3识别并受到直接调控。以GhHOX3为诱饵进行筛选,发现它可与数个蛋白因子形成复合体,包括赤霉素途径的负调控因子DELLA蛋白GhSLR1。DELLA类蛋白通过结合GhHOX3阻扰其形成有活性的转录因子复合体,从而影响下游功能基因的表达。赤霉素信号通过解除负调控因子来促进棉纤维伸长。(Nature Communications
 
 
植物免疫反应的一个新的信号传递途经
物的天生免疫系统分为病原相关分子模式诱导的免疫(PTI)和病原菌效应子诱导的免疫(ETI)。ETI是植物的一种主要的免疫反应,由植物NLR受体识别病原菌效应子后激发的,常常伴随超敏反应(HR),又称细胞凋亡(PCD)。植物与哺乳动物的天生免疫NLR受体的结构相似,两者被激活后都引起PCD和免疫反应。研究人员采用遗传分析研究拟南芥核膜蛋白CPR5的信号传递途经,发现细胞周期的CKI-RB-E2F核心信号链控制植物的效应子激活的PCD和免疫反应。通常CKI抑制RB的磷酸化,但在病原微生物侵染过程中,CKI促进RB的超磷酸化,从而过度释放E2F转录因子,激活PCD和免疫反应。这是植物免疫反应的一个新的信号传递途经。该发现不仅将细胞周期和植物免疫两个最基本的生命现象联系起来,而且为深入地研究和调控植物的免疫反应开辟了一个新的方向。(Cell Host & Microbe
 
 
褪黑素在狗牙根胁迫应答的分子机制
 
近年来研究发现植物中也含有褪黑激素并已经在多种植物中特别是食用和药用植物中检测出来,因此在植物中广泛进行褪黑激素的研究将对人类的营养、医药和农业提供非常有益的信息。狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)是一种在全球广泛分布的草坪草,而且对非生物胁迫具有较强的抗性。研究人员对褪黑素诱导狗牙根对胁迫抗性的分子机理展开了一系列研究。研究发现盐、干旱和冷胁迫诱导了体内褪黑素的含量;外源褪黑素处理可以显著提高狗牙根对这些胁迫抗性;同时褪黑素可以调控活性氧代谢、胁迫相关基因的表达和多种代谢物的积累;转录组学分析表明褪黑素可以激活一系列胁迫相关基因和激酶的表达,同时调控多种激素信号基因的表达;从而多角度解析了褪黑素在狗牙根胁迫应答的生理机制。(Journal of Experimental Botany
 
 
国际团队完成蜈蚣基因组测序
一个国际科学小组首次完成了多足类动物——蜈蚣(Strigamia maritima,有毒蜈蚣家族成员)的基因组测序,并发现了关于“它们的生物学进化、独特的视力缺失和昼夜节律”的新线索。
这是对第一个多足类动物和四种节肢动物中的最后一种进行的基因组测序。从化石证据来看,多足类是入侵陆地(从海洋)的三大独立节肢动物之一,此外是昆虫和蜘蛛。所以它们必须找到一种方式来闻到空气中的化学品气味,而不是水中的气味。该研究小组确定了味觉受体的大量基因扩张,这些味觉受体疑似发挥了嗅觉(气味)器官在昆虫中发挥的嗅觉作用。这是平行演化的一个很好的例子,平行演化意指两个或多个相关但不同种系的生物,因生活在相似环境而发育了相似的性状。研究蜈蚣基因组还有更为直接的应用:所有的蜈蚣会向它们的猎物注入毒液来麻痹它们,毒液的成分往往可以制造强效药,而蜈蚣基因组可以帮助研究人员找到这些毒素基因。(PLoS Biology
 
 
金丝猴植食性适应分子机制
 
一项研究公布了濒危物种川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)的基因组测序结果,进一步加深了人们对非人灵长类的饮食适应性的理解。川金丝猴分布于中国西南部和中部,属于疣猴亚科,主要以难消化食物为主,如树叶和植物种子。为了适应这种进食,疣猴亚科有着与牛类似的特殊胃室,其中的细菌能够分解通常不能被哺乳动物消化的植物复杂物质。通过对川金丝猴进行了基因组测序,能够更好地了解川金丝猴和相关种群是如何适应这种进食选择的。相对于其他灵长类,川金丝猴的基因数量有所增加,且能够编码唾液酶以中和有毒物质。此外,研究人员还发现了超过2000个在川金丝猴和牛身上快速进化的基因。通过检测了金丝猴体内的肠道细菌,发现细菌种类的数量接近人类,但细菌种类的成分更接近牛。(Nature Genetics)
 
 
用于蛋白质的单分子DNA技术
 
科研人员开发出用于并行蛋白相互作用分析、借助用于蛋白功能分析的单分子DNA方法的一个“单分子相互作用测序”(SMI-seq)技术。SMI-seq的工作原理是:通过核糖体显示或酶结合将蛋白耦合到DNA识别符或“条码”上。这些条码化的蛋白然后在水溶液中被一起分析,并在一个聚丙烯酰胺薄膜中被固定。接下来,条码RNA被放大,并通过DNA测序被分析。该方法可以实现精确的蛋白量化以及对分子结合亲和力和特异性的同时测定。(Nature)
 
 
饮食问题及其解决办法
 
在世界范围内,人类的饮食都在随收入增长而变化,这对环境和公共卫生都有潜在影响。研究人员对饮食“西化”的影响进行了量化,并且还在多个饮食方面发现了健康后果与环境后果之间的密切联系。如果不加阻止,那么当前的饮食趋势到2050年将会实质性地增加全球温室气体排放和提高II-型糖尿病、肥胖症和冠心病的发病率。个人做出知情选择将会有所帮助,但如果环境和农业领域没有重大政策变化的话,总体上几乎没有效果。(Nature)
 
 

来源:基因农业网

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