生物技术前沿一周纵览(2014年12月19日)

2014-12-19 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 miRNA调控水稻叶片衰老

 
提高粮食产量的途径之一是延缓叶片衰老,并延长光合作用时间。MicroRNAs(miRNAs)是真核生物衰老和细胞衰老的关键调节因子。研究人员系统研究了miRNAs在水稻叶片衰老过程中发挥的作用。科研人员采用高通量测序技术对两个不同株系的超级杂交稻(N2Y6,抗衰老稻和LYP9,易衰老稻)叶片构建并测定了6个小RNA文库、6个DGE文库和2个降解组文库。基于这些测序数据,对两个不同品种的杂交稻的miRNA和其靶基因进行深入分析。实验共鉴定出372个已知miRNAs、162个候选miRNAs和1145个miRNA靶基因。鉴定出6个miRNA家族,分别靶向编码AP2、锌指蛋白、水杨酸诱导蛋白19(SIP19)、生长素响应因子(ARF)和NAC转录因子的基因,发现这些miRNAs可通过植物激素信号转导通路参与调控叶片衰老。此项研究成果为理解miRNA介导水稻叶片衰老提供了重要信息,并为水稻育种奠定了重要基础。(PLoS ONE
 
 
植物花器官发育调控机制解析
 
花是植物的繁殖器官,是决定植物生存能力和粮食产量的关键因素之一。WOX家族基因编码一类植物特有的含有高度保守同源异型结构域的转录因子,在以花为代表的植物侧生器官发育过程中发挥关键作用。中国农科院生物技术所科研人员通过定向筛选豆科模式植物蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库获得了一系列侧生器官发育异常突变体,其中分离鉴定的花器官发育异常突变体loose flower(lfl)的WOX家族基因LFL功能缺失,表现为花器官发育异常,融合缺陷,结实率严重下降。进一步研究证明LFL基因在花器官融合过程中主要发挥转录抑制子的调控作用。该项研究工作从蛋白水平上揭示了WOX家族基因调控蒺藜苜蓿花器官融合的作用机制,证明了器官融合对于维持植物花器官的形态结构以及保证传粉和生殖成功等方面发挥着重要作用。(The Plant Journal)
 
 
昆明植物所植物系统性抗虫信号研究取得进展
 
植物受到昆虫取食后,能在受损伤组织产生一系列的生理变化,从而提高植物的抗虫能力。研究人员以野生烟草(Nicotiana attenuata)为研究对象,详细分析了机械损伤、模拟昆虫取食对植物系统性抗性的诱导性。研究发现野生烟草受到模拟昆虫取食后,被取食叶片能够快速激活SIPK(一个重要的有丝分裂原激活蛋白激酶),并合成植物激素茉莉酸(JA),从而积累抗虫化合物胰蛋白酶抑制剂。然而,只有植物感受到昆虫口腔分泌物(oral secretion)中的FAC(fatty acid-amino acid conjugates)类物质的时候才能调动某些系统性叶片中的SIPK和JA,而机械损伤则不能诱导这些响应,说明某些系统性响应依赖于植物对昆虫的特异识别。此外,研究发现,这个可信号在10分钟之内就可以从被取食叶片转运出来,具有快速和专一的特点。(BMC Plant Biology
 
 
首次鉴定与丹参酮合成相关miRNAs
 
丹参(Salvia miltiorrhiza)是在亚洲国家非常流行的一种中药。它的干根含有丹参酮、原儿茶醛、丹酚酸B和迷迭香,常用于治疗多种疾病。目前几乎没有关丹参的miRNAs报道。研究人员首次对丹参的miRNA组进行了系统发掘,并探讨了miRNA在丹参酮合成中所发挥的功能。首先采用高通量测序技术分别对根、茎、叶和花的miRNA进行鉴定,共鉴定出452个已知miRNAs和40个新miRNAs。进一步采用降解组测序对miRNA调控的靶基因进行高通量鉴定。降解组测序分析鉴定出25个miRNA剪切调控的69个靶基因,在这些靶基因中,发现参与丹参酮合成的乙酰CoA酰基转移酶可被miR5072剪切调控。此项研究为了解miRNAs在丹参中的组织特异性表达模式提供了重要信息,并为将来研究miRNA介导的丹参酮生物合成奠定了基础。(PLoS ONE
 
 
全面解码鸟类起源过程,揭秘羽毛、飞行、鸣叫等演化机制

现代鸟类的祖先是如何逃过6600万年前白垩纪的那场大浩劫,摆脱了恐龙和当时地球上绝大多数生物灭绝的命运而存活下来?在一国际团队历经4年的努力下,生物演化史上这一重要的篇章得以重新还原。这是迄今为止对同一类群物种最大规模的基因组演化历程分析,也是利用比较基因组学揭示生物宏观演化历史的重要一步。国际鸟类基因组研究联盟于12月12日在Science和其他杂志上以专刊形式集中公布了28篇首期研究成果。这些成果中,其中有8篇刊登在Science鸟类专刊上,其余的20篇将陆续刊登在Genome Biology、GigaScience等其它杂志上。全部文章都可以在avian.genomics.cn上在线获得。随着样本量的扩大,基因组数据的增多,鸟类生物多样性等越来越多的关键问题可以被回答。鸟类基因组项目还得到了万种脊椎动物基因组项目(G10K)的科学家们的大力支持。(华大基因
 
 
用于蝗虫控制的一种高毒性和特异性性真菌杀虫剂
 
真菌病原体绿僵菌(Metarhizium acridum),能特异性感染蝗虫,已经开发作为控制剂,但它的效用通过长时间缓慢杀灭达到,比化学杀虫剂费用更高。研究人员发现通过表达4个昆虫特异性神经毒素能够提高绿僵菌的杀虫功效,包括减少致死剂量、作用时间和粮食的损失。重组菌株表达AaIT1(钠通道阻断剂),并混合毒素(包括钾和钙通道的阻断剂),产生协同效应,其中包括减少LC5011.5倍,减少43%的LT50和减少78%粮食损失。同时,重组菌株特异性被保留,没有引起蝗虫以外的致病性。(Scientific Reports
 
 
生物世界中的“借刀杀敌”
 
研究人员揭示出了生物世界中一种有趣的“借刀杀敌”现象,证实细菌可通过动员捕食线虫真菌来杀死自己的捕食者——线虫。在自然生态系统中,细菌群落与食细菌线虫存在猎物和捕食者之间的军备竞赛。而在自然环境中,捕食线虫真菌可以捕获和杀死线虫。一些早期的研究证实,线虫生成了某些信号物质促进这些真菌中的陷阱形成,但对于这些物质的化学成分却不是很清楚。研究人员新近发现了细菌通过动员捕食线虫真菌来杀死线虫的一种防御机制。这些细菌通过释放尿素,触动了少孢节丛孢菌的生活方式开关从腐生形式切换至捕食形式;这种捕食形式是以形成专门的细胞结构(陷阱)为特征。细菌显著促进了少孢节丛孢菌除去线虫。此外,研究人员还证实尿素代谢产物氨(ammonia)在这种真菌中发挥信号分子作用,启动了生活方式开关来形成陷阱结构。(Nature Communications
 
 
无国界生物多样性保护
 
保护区的设立旨在减轻人为因素如生境丧失对生物多样性造成的压力。为此,一个国际认同的目标是,到2020年,将保护区网络扩大到覆盖世界陆地面积的17%。但生物多样性在不同国家和不同生境之间是不均匀分布的,这便提出了应当对哪些区域予以保护、以产生最大效果的问题。研究人员发现,通过国际协调行动将保护区网络扩大到17%这个目标,可能会使受到保护的物种分布范围和生态区平均增大三倍。而在某个国家内所进行的优化效率就要低很多。而且,如果将所预测的2040年以前的土地利用变化和由此造成的生境丧失考虑进去,要维持当前的保护水平将是不可行的,超过1000个濒危物种的分布范围将会减小50%以上。因此,作者提出,要实现有效的生物多样性保护,土地利用政策和保护区决策必须在国际层面上予以协调。(Nature)
 
 

来源:基因农业网

相关文章