生物技术前沿一周纵览(2015年6月19日)

2015-06-19 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

研究揭示水稻幼穗发育的表观调控机制
     
研究人员利用高通量测序探究了水稻幼穗形成过程中组蛋白H3赖氨酸27(H3K27)和赖氨酸27 (H3K4)甲基化和基因表达的动态变化,发现这两种不同的组蛋白赖氨酸甲基化的相对变化对幼穗形成过程中基因表达重编程起重要的作用。抑制或超量表达相关的组蛋白赖氨酸甲基化酶和去甲基化酶不仅影响水稻穗发育过程中全基因组水平上组蛋白甲基化变化和一些关键性穗发育调控基因的表达水平,同时也改变了穗形和穗粒数。上述组蛋白赖氨酸甲基化酶和去甲基化酶相互作用,控制一系列重要基因表达在幼穗发育过程中的重编程。这些结果部分揭示了水稻幼穗发育基因表达的表观调控机制。(Plant Cell
 
 
等位遗传调控机制揭示
 
等位遗传是生物适应环境的一个重要表现,它能够将生物响应环境应答的讯号在当代及后代中保留下来,从而有利于提高生物对环境的适应性。研究植物的等位遗传可以利用该机制为植物环境响应及作物分子设计育种提供一套新的理论基础和指导,对于农业生产有着重要的现实意义。研究人员以模式植物拟南芥为研究对象,鉴定了一个发生等位遗传现象的位点,通过分子遗传学、分子生物学和生化等方法,在分子水平对该位点等位遗传的生产、维持和传递机理进行了研究,揭示了DNA甲基化水平(尤其是CG和CHG甲基化)的升高、组蛋白异染色质化及小RNA对等位遗传位点的发生、维持和传递起着关键作用。该项研究系统地解析了DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等在等位遗传的发生、维持与传递过程中的重要作用,为多种作物的分子育种提供了新的理论支持。 (Cell Reports)
 
 
基于CRISPR技术的销毁转基因生物中特定的DNA序列
 
出于对转基因微生物潜在的环境释放的担忧,科学家们早已开始开发各种诱导细胞死亡的方法。研究人员根据CRISPR技术可以对生物的DNA序列进行修剪、切断、替换或添加的能力,设计出一种基于CRISPR技术的装置,能稳定地结合到一个宿主细菌的基因组中。这个装置可以瞄准用户选择的DNA序列,例如质粒上携带的外源基因。对于这个装置的控制是可诱导的,在特定时间和特定条件下可以被激活。研究人员表示,这个系统可以有效地锁定并且摧毁预定的DNA序列,同时不给宿主的生长或者代谢产生明显的负担。(Nature Communications
 
 
真核生物DNA的新修饰形式
 
DNA甲基化作为重要表观遗传机制可以调控基因的表达,影响一系列的生物学过程。DNA甲基化以多种修饰方式(5mC、6mA、4mC等)广泛存在于细菌、真核生物中。目前已知高等真核生物基因组中6mA的含量极低,受此局限,高等真核生物中有关6mA修饰的研究一直被忽视。研究人员探讨了6mA在高等生物中存在的可能性,首次证明了果蝇基因组中存在6mA修饰,并且证明该修饰在胚胎发育的早期阶段受到去甲基化酶DMAD的精确调控。DMAD在体内具有催化果蝇基因组6mA的去甲基化功能,果蝇卵巢基因组中的6mA修饰经常发生于转座子区域。(Cell
 
 
细菌耐药性的分子机制解析
 
动物源细菌耐药性的快速传播会对畜牧养殖业造成严重危害。研究人员以大肠杆菌作为实验对象,发现当细菌含有一个敏感质粒或者携带少数耐药基因的质粒,长期与其他含有多重耐药质粒的细菌共存时,在临床反复大量使用抗生素的情况下,极易发生质粒间耐药基因的重组和交换现象,同一质粒在不同的抗生素反复作用下会发生不同的进化,形成所谓的“超级细菌”。新的“超级细菌”足以抵御临床上10种以上的药物作用,引起的感染不仅延缓了疾病的治疗周期,同时还增加了治疗成本。该项研究揭示了细菌中携带的质粒在不同抗生素使用条件下,通过基因重组的方式不断获得新的耐药基因,以适应环境的变化,从而抵御抗生素杀灭的机理。该研究对于临床有针对性地选择用药,从而减少细菌耐药性的产生,保障食品安全和人类健康以及促进畜牧业健康发展都将有重要的借鉴作用。(Antimicrobial Agents and Chemotherapy
 
 
气候变化打破农业害虫群落原有的平衡
 
全球气候变化给生物带来了新的选择压力,然而物种间对这种选择压力的响应可能不同,进而造成物种间相对优势度和群落结构的改变。研究人员以共同发生的三种麦蚜(麦长管蚜、禾谷缢管蚜、麦二叉蚜)为模式系统,采用实验室模拟的方法证实了极端高温事件幅度和频率增加对三种麦蚜发育、存活、繁殖及种群适合度的影响有显著差异。田间模拟增温试验同样表明这一结果。此外,全球不同地区的数据分析发现,极端高温事件还改变了这三种蚜虫在大尺度空间上的相对优势度和群落结构。由于三种麦蚜的为害部位及其造成的经济损失明显不同,相对优势度的改变将显著影响麦蚜防治经济阈值的制定。此外,这三种麦蚜在传播麦类作物病毒病的种类和传毒效率上有显著差异,因此其群落结构和相对优势度的改变能显著影响麦类作物的病毒感染率及病害的发生流行,进而影响病害发生预测和防控策略的制定。(Global Change Biology

 
群落功能多样性影响土壤侵蚀速率
 
为探究黄土高原半干旱草地群落功能组成对土壤侵蚀的影响,研究人员通过群落调查识别了黄土高原地区13个主要物种,研究发现功能分异度对土壤侵蚀有很强的负效应,而且这种效应在不同的降雨事件之间表现出很好的稳定性;特定的功能性状也能够减缓土壤侵蚀,但其效能受到降雨强度的影响,表明群落的功能多样性显著影响土壤侵蚀速率。因此,研究提出了基于植物性状的“筛选-模拟-维护”植被恢复框架,把确立较高群落功能多样性的恢复目标转化为管理人员可以实际操作的具体流程。基于此框架,能够开发出把群落功能多样性作为主要关切的更加完善的恢复方案,以满足当前植被恢复和管理的迫切需求。(Journal of Applied Ecology)
 
    

来源:基因农业网

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