生物技术前沿一周纵览(2015年6月12日)

2015-06-12 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

影响水稻氮利用率的分子机制

 
籼稻(indica)和粳稻(japonica)是两个主要的亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)亚种,研究其产量形成差异具有重要意义。氮是影响水稻产量最重要的因素之一,籼稻表现出更强的硝酸盐利用能力。但目前对于这种差异背后的分子机制仍不是很清楚。研究人员在新研究中证实,水稻硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B (OsNPF6.5)的变异有可能导致了这种硝酸盐利用的差异。田间测试近等基因系和转基因株系证实,携带籼稻NRT1.1B等位基因的粳稻品种相比没有携带这一等位基因的粳稻品种产量及氮利用效率(NUE)显著增高。这些研究结果表明籼稻NRT1.1B有潜力提高粳稻的氮利用率。(Nature Genetics
 
 
水稻乙烯信号转导及调控盐胁迫反应的新机制
 
植物气体激素乙烯在植物生长发育以及应对逆境胁迫过程中起着重要作用。在单子叶植物,尤其是水稻中的乙烯信号转导的作用机制还不甚清楚。研究人员分离鉴定了一系列的水稻乙烯反应突变体并对其中的mhz6进行了深入研究。通过图位克隆发现MHZ6编码了一个和拟南芥EIN3同源的转录因子OsEIL1,研究显示MHZ6/OsEIL1 和OsEIL2 分别调控了水稻黄化苗根和胚芽鞘的乙烯反应;MHZ6/OsEIL1 和OsEIL2 通过直接结合并激活OsHKT2;1 在水稻幼苗根中表达,从而促进了植物对钠离子的吸收,导致植株对盐敏感。这些研究揭示了水稻乙烯信号转导及调控盐胁迫反应的新机制。在拟南芥中,乙烯信号转导途径的转录因子EIN3和EIL1对乙烯的调控没有器官特异性,而在水稻中,MHZ6/OsEIL1和OsEIL2分别调控根和胚芽鞘的乙烯反应。 (Plant Physiology)
 
 
阐明现代玉米育种的复杂适应机制
     
玉米也可以用来作为调查作物进化和改良的一个有用模型。为了解玉米从热带地区转向温带生长区的适应机制,研究人员收集了368个各种温带和热带的玉米自交系,开展开了调查研究,结合对种子的RNA测序以及来自MaizeSNP50 BeadChip的数据,生成了558 529个单核苷酸多态(SNPs),28 769个基因的表达数据,并结合662个表型性状一起进行了分析。这其中包括一些形态学、农艺学、生理和代谢性状,许多性状已知对应激适应极其重要。研究结果表明,热带和温带玉米自交系发生分歧是在3400–6700年前。应激适应与一些蛋白质编码序列以及转录组水平上的调控变化有关联,而后者有可能是玉米沿着它的短进化史适应环境改变的一种更为灵活和动态的方式。(Molecular Plant
 
 
首次用CRISPR编辑树木基因组
 
最近,研究人员首次利用称为CRISPR/Cas的基因编辑工具,修改一个树种的基因组。他们的这项研究,为更快速和更可靠的植物基因编辑,打开了大门。通过使杨属植物(Populus,落叶树属,包括白杨、山杨和三角叶杨等等)的基因发生突变,研究人员降低了两种天然植物聚合物的浓度。一种为木质素,其能诱捕糖和淀粉用来在树木坚固的细胞壁内生产生物燃料。另一种为缩合单宁,存在于树木的叶片和树皮中,可阻止反刍动物进食。采用CRISPR基因编辑技术,非常简单、经济且高效,与野生杨属植物相比,修改了的杨属植物含有的木质素少了20%,缩合单宁少了50%。CRISPR系统可以引导研究人员设法确定以前未知基因家族成员。(New Phytologist
 
 
中国科学家发布名贵中药基因组草图
       
中国科学家绘制出了铁皮石斛(Dendrobium officinale)的第一张基因组草图,阐明了重要的中国传统兰花草的生物学基础。铁皮石斛是唐代以来“中国最为名贵、药用价值最高的石斛品种之一”。由于它独特的医疗效用且生长周期缓慢,现在被归类为是中国的珍稀濒危药用植物之一。然而到目前为止,还未对石斛的基因组序列进行测序。研究人员通过结合第二代Illumina Hiseq 2000测序技术和第三代PacBio测序技术,第一次从头组装出了1.35 Gb的铁皮石斛基因组序列。发现了兰科植物有着完整的花序基因集,并有一些相对于其他单子叶植物的特异性的花序基因;观察到与真菌共生和抗旱性有关的一些基因家族发生了明显扩增;分析了铁皮石斛一些药用成分的生物合成信号通路等。(Molecular Plant
 
 
植物光系统I膜蛋白超分子复合物晶体结构
 
中科院植物所发表了突破性研究成果—高等植物光系统I(PSI)光合膜蛋白超分子复合物2.8 Å的世界最高分辨率晶体结构。该研究成果首次揭示了高等植物PSI的4个不同捕光天线蛋白复合体在聚集状态下的结构和它们的异同,以及它们之间的相互关系;首次揭示了高等植物PSI捕光色素蛋白复合体全新的色素网络系统,揭示了每一种色素分子在每一个结合位点上的化学性质和几何排列,特别是首次解析了特殊的叶绿素—红叶绿素(Red Chls)的结构;根据这一高分辨率结构提出了LHCI向PSI核心复合体能量传递可能的4条途径。这一突破性研究成果为揭示高等植物PSI高效吸能、传能和转能的机理奠定了坚实的结构基础,对于阐明光合作用机理具有重大的理论意义;为开辟太阳能利用、开发清洁能源、解决人类社会可持续发展所面临的能源、粮食和环境等问题都具有重大战略意义。(Science
 
 
光饱和诱导微藻油脂积累及其代谢机制
 
目前对微藻积累油脂最常用的策略是通过营养限制条件下产生的环境压力促进油脂积累,然而该策略的营养限制同时会导致细胞生长缓慢,生物质的积累量较低,最终导致总油脂产量低下,获得油脂和生物质的同时积累是目前微藻生产生物燃料的重要挑战之一。研究人员发现微拟球藻在稳态连续培养、没有营养限制的氮充足条件下,可以通过调节光强处于光饱和区域,实现油脂和生物质的同时积累;并且发现高光条件下积累的油脂更有利于提高生物柴油的性能,而且在油脂积累过程中存在极性脂到中性脂的转化以及渗透质的减少。此外,在营养充足条件下,碳水化合物得到了大量的积累,其中含量最高的是海藻糖,占到总生物质的7%~11%,可能作为压力保护或能量存储的物质。该研究表明,光饱和诱导的油脂积累可能是比营养限制诱导油脂积累更好的光合微藻培养策略。(Algal Research
 
 
持续干旱对西双版纳热带雨林生态系统土壤呼吸的影响
 
为探究长期干旱对西双版纳热带雨林土壤呼吸及碳循环的影响,研究人员基于设置在版纳植物园沟谷林内的热带雨林生态系统水分控制实验,对热带雨林在降雨持续减少情景下土壤呼吸速率的响应及其与土壤温湿关系的变化进行了研究。结果表明:持续干旱条件下,土壤呼吸速率在雨季期间有显著升高,而在干季期间与对照差异不显著。降水减少会改变土壤呼吸与土壤湿度的关系,且存在季节差异。与热带雨林多年平均净生态系统碳交换量(NEE)相比,干旱引起的土壤呼吸年排放总量的增量十分可观,可以认为西双版纳地区发生干旱时土壤呼吸的变化可对森林生态系统碳收支产生重要影响。与其他热带地区降水控制试验结果比较后发现,样地的初始土壤含水量差异可能是造成土壤呼吸对干旱响应差异的重要原因。故在全球尺度上预测土壤呼吸对干旱的响应时,土壤湿度状况及季节的影响不容忽视。(Plant and Soil)
 
 

来源:基因农业网

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