生物技术前沿一周纵览(2015年1月16日)

2015-01-16 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 全球首个青稞基因组图谱发布

 
青稞,在西藏语中称为Ne,在分类学上是一种裸大麦。和其他大麦不同,青稞经过藏族人民长达3500~4000年的驯化栽培,已经完全适应了极端的高原气候,成为了藏族人民的主食。2015年1月13日,全球首个青稞基因组图谱正式绘制成功,该研究对青稞的西藏地方品种Lasa Goumang进行了全基因组测序及图谱绘制,获得了大小为3.89Gb的基因图谱,共包含36,151个蛋白编码基因。这是继小麦基因组、大麦基因组物理图,国际小麦家族基因组研究工作的又一个里程碑式的进步,给未来麦类作物的改良以及其他高原作物的研究工作提供了宝贵的参考资料。研究人员进一步对青稞的高原适应性和人工选择情况进行了研究。耐寒缺氧等极端环境的适应性问题更好的为我们进行高原类作物的改良指明了方向,有助于解决民生中的粮食问题。(PNAS
 
 
拟南芥种子发育中的表观调控新组件
研究人员描述了拟南芥APE样蛋白在ROS1产生的3-blocking ends加工过程中的作用,并检测了ape突变诱导的甲基化组变化。发现纯化的APE1L蛋白可以加工3-PUA 末端产生3′-OH末端。APE1L也在3-磷酸化末端到3-OH末端的转换过程中,表现出弱的活性。ape1l-1突变体在数千个基因组区域中显示改变了的甲基化模式。ape1l+/−zdp−/−突变体是母系致死的,因此所引发的表型类似于dme突变引发的种子败育表型。印迹基因FWA和MEA的母系等位基因是甲基化的,它们在这种异常双突变种子胚乳中的表达水平降低。APE1L和DNA磷酸酶ZDP是胚乳中FWA及MEA基因印迹所必需的,对于种子的发育非常重要。因此,在拟南芥中,APE1L是活性DNA脱甲基途径的一个新组件,可与ZDP一起调控基因印迹。(PLoS Genetics
 
 
传统牡丹品种来源之谜
 
历史上,栽培牡丹(Paeonia suffruticosa Andrews)就有众多品种,其中一些流传至今,称之为传统牡丹品种。该研究团队于20世纪90年代开始调查牡丹植物资源。通过广泛的野外考察、居群取样和统计分析,确认牡丹有9个野生种,分布于从西藏东南至中原地区,为中国所特有。通过转录组分析,研究团队开发出25个单拷贝核基因标记。利用这些基因标记,重建了9个野生种牡丹的系统发育关系。同时,通过比较分析叶绿体基因组,找出14个高分辨率的叶绿体基因。研究人员随机选取47个牡丹传统品种,分析了这些品种的14个叶绿体基因和47个高分辨率的单拷贝核基因,发现这些传统品种源自我国中原地区的5个野生种之间的杂交。传统牡丹品种汇集了中原地区5个野生种的遗传资源,这解释了花王牡丹如此姹紫嫣红的原因。此项研究解开了传统牡丹品种来源之谜。(Proceedings of the Royal Society B )
 
 
施肥模式对农田杂草的影响新进展
 
农田杂草在维持土壤微生物、动物多样性,减少土壤流失、酸化,以及维持农田生态系统功能的可持续性等方面发挥着重要作用。作为农田杂草综合管理的重要手段,好的养分管理可以兼顾作物高产和生物资源的保护。而目前不同养分管理措施对农田杂草群落的影响尚未有一个统一的结论,其影响机理也鲜见报道。研究人员通过位于安徽蒙城县一长达17年的砂姜黑土定位试验站进行研究,结果表明:农田杂草群落和冬小麦在不同施肥模式下的表现差异明显,杂草种群对不同施肥模式有其自身的调节机制,如猪秧秧在养分条件较好的处理中能通过增加节间长度来捕获更多的光能,从而有利于自身的生长。该项研究可为农田优化施肥、杂草综合管理以及农业生态系统的合理构建提供理论依据。(PloS ONE
 
 
药用植物野葛转录组学研究取得新进展
 
野葛是一种药食两用的野生豆科植物,其根含有丰富的结构奇特的异黄酮类次生代谢物,这些化合物表现出良好的药用价值。异黄酮类化合物分子母核相对保守,其分子的修饰化反应决定了该类化合物生物活性的特异性,野葛根中含有独特的异黄酮分子修饰化酶例如含有特有的糖基转移酶与甲氧基转移酶等,挖掘这些特异的修饰化酶基因,为将来创制异黄酮类新药提供一个必要的基因资源。围绕野葛异黄酮修饰酶基因的挖掘研究,研究人员分别建立了野葛根与叶的转录组学数据库,进行了比较转录组学研究,挖掘出若干调控基因与特异表达基因;通过进化树分析以及功能预测分析,预测了这些侯选基因的功能;该研究组创建的野葛植物转录组学数据库序列信息已提交至国际NCBI(www.ncbi.nlm.nih.gov)GenBank数据库(Plant Cell Report
 
 
首次报道鲟鱼miRNA
 
鲟鱼(Acipenser schrenckii)属于濒危物种,被认为是现存的活化石,具有极高的进化、经济和保护价值。鲟鱼染色体复制造成其多倍性可能会产生新的参与倍性和生理过程的miRNAs。为此,科研人员首次对鲟鱼miRNA谱进行了深入挖掘和分析。首先使用二代测序技术对鲟鱼的5个重要组织(肝,脾,肌肉,心脏,和脑)的转录组和miRNA组进行了全面测定。借助转录组信息,小RNA测序鉴定出103个候选miRNAs。基于小RNA数据,研究人员定制合成鲟鱼miRNA芯片进行miRNA表达谱分析。发现21个在5个组织中共表达的miRNAs和16个组织特异表达的miRNAs在鲟鱼的生理过程中可能发挥关键和特殊的功能。miRNA靶基因预测分析,揭示出miRNAs与假定的mRNA间的相互作用,以及在这些生理过程中的潜在机制。此项研究丰富了鲟鱼的转录组和miRNA组数据,有助于鲟鱼生长发育机制的研究,也为鲟鱼育种提供了有价值的数据。(PloS ONE
 
 
单病毒粒子示踪技术揭示海水鱼类病毒侵染机制
 
病毒是非细胞形态的生命体,只能借助宿主细胞完成自身的复制和繁衍,SGIV是从患病养殖石斑鱼中分离的一种高致病性虹彩病毒(Singapore grouper iridovirus,SGIV),属于虹彩病毒科蛙病毒属的一个新种。首次将单病毒粒子示踪技术应用于水生经济动物大分子DNA病毒研究,实时追踪了单个SGIV的病毒粒子进入石斑鱼宿主细胞的精细动态过程,观察到SGIV是借助细胞表面的丝状伪足进入细胞。从时间、空间尺度多层次揭示了石斑鱼虹彩病毒侵染宿主活细胞的机制,有助于深入理解SGIV的致病机理和提供理想的病毒-细胞模型。
研究人员应用单颗粒成像与示踪技术并结合分子生物学手段,还利用不同胞吞途径的抑制剂,通过单粒子成像、免疫荧光及western blot检测,揭示SGIV进入宿主细胞是通过网格蛋白介导、pH依赖的胞吞途径而不通过小窝蛋白介导的胞吞途径,且首次发现SGIV可通过巨胞饮途径进入宿主细胞。在活细胞内,追踪单个SGIV病毒粒子可实时监测病毒在胞内的运动情况,发现SGIV在细胞内运动需要依赖微丝和微管。(Journal of Virology
 
 
Science热议中国的水产养殖
 
中国是世界上鱼类和贝类养殖最大的生产和消费国,供应了全世界超过三分之一的鱼类产品。
Science杂志探讨了中国的水产养殖,以及这与世界野生鱼类保护之间的关联。文章指出,世界野生渔业期待中国水产养殖或鱼类养殖能进行改变,但是也许能有一些方法,在保证环境和营养标准的同时,又缓解野生渔业的压力。作者分析了中国水产养殖业(72%为鱼类产量)与其野生渔业(存在过度开发的问题)之间的关联,认为鱼品加工废物,包括鱼油和所谓的“垃圾鱼(trash fish)”也可以用作水产养殖的食物来源,这样就能更有效地以减少国内对捕渔业和鱼类食品供应的依赖性。作者认为,中国水产养殖业的规模和复杂性令其在全球海鲜业中占据了一个重要地位。尤其是在水产养殖过程中使用抗生素的问题,农业和水产养殖业大量使用抗生素会对公共健康构成威胁。这不仅是在中国,在其它国家也存在同样的问题,美国80%抗生素都用于农业和水产养殖业,这样大量的抗生素排放到环境中会导致耐药菌不断涌现。(Science
 
 

来源:基因农业网

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