生物技术前沿一周纵览(2015年6月26日)

2015-06-26 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

植物对信号的分辨
 
气孔是植物表面上的小孔,它们调节植物与大气之间的水分和气体交换。植物表皮层中的气孔模式取决于通过位置信息进行的细胞-细胞通信,在这些信息当中有一类分泌的肽,被称为“表皮模式形成因子”(EPFs)。通过研究气孔发育和模式形成的分子机制,研究人员发现,两种信号传导肽,即Stomagen (气孔发育的一个正调控因子)和EPF2 (这一过程的一个负调控因子),利用同一受体激酶ERECTA来微调气孔发育。有趣的是,这两种肽都以相似的亲和性与ERECTA及其共受体TMM结合,所以它们为了和受体结合而相互竞争。似乎决定被激活的ERECTA是传递一个刺激信号还是传递一个抑制信号的是下游的信号作用:活体数据显示,触发下游信号作用成分的磷酸化的是EPF2而不是Stomagen。(Nature)
 
 
发现控制大豆种皮透性的基因
 
研究人员鉴别出了一个控制大豆种皮是硬实或是具有透性的基因,这一研究发现可以用来开发出适应南部和热带地区的更好的大豆品种,丰富这一作物的遗传多样性及提高大豆的营养价值。新研究发现了GmHs1-1基因突变可导致野生大豆的硬种皮变得具有透性。可以改造这一基因来为种子透性是不利因素的种植区域培育出改良的大豆品种。此外,GmHs1-1还与大豆的钙含量有关联,这为提高豆制品的营养提供了一个遗传靶点。该研究小组的下一个目标是,鉴别出与GmHs1-1互作的基因,了解它们是如何协同作用来控制钙以及有可能其他的矿物质的含量的。了解决定种子透性的机制,还可以让研究人员更好地获得野生大豆大量未开发的遗传多样性从而丰富栽培品种,当前的品种由于缺乏遗传多样性而阻碍了产量的提高。(Nature Genetics
 
 
CRISPR编辑水稻基因的遗传模式与脱靶突变
 
通过CRISPR/Cas9基因编辑可快速改良水稻中的一种抗除草剂性状。在水稻中通过类似的CRISPR/Cas9系统产生的大多数假定纯合突变,表明是胚系突变,根据经典遗传学理论可以进行传递。在这项研究中,在T0代中观察到了高频率诱变和比例较大的假定等位基因突变。而且,双等位基因T0株系后代的基因型往往很难预测,突变的传递基本上不符合经典的遗传规律,这表明,T0代转基因水稻中的突变主要是体细胞突变。接下来,研究人员探索了T1植株的遗传模式。不管是否存在CRISPR/Cas9转基因,T1株系中的突变可稳定地传递给后代,从而指出了一种标准的种系传递模式。对脱靶效应进行了评价,结果表明,通过仔细选择靶标,在CRISPR/Cas9介导的水稻基因编辑中脱靶突变是很罕见的。(Scientific Reports
 
 
生长素信号转导的新调控机制

生长素受体TIR1为E3泛素连接酶。生长素通过介导其受体TIR1与转录抑制子Aux/IAA蛋白直接互作,促使后者降解,将下游的转录因子去抑制化,从而激活生长素信号通路。目前对调控TIR1与Aux/IAA互作的分子机制知之甚少。新研究发现水稻亲环素蛋白(cyclophilin) LATERAL ROOTLESS2 (LRT2)具有肽酰脯氨酰顺-反异构酶的活性,通过催化水稻OsIAA11蛋白Domain II肽酰脯氨酰的顺-反异构化而调控OsIAA11蛋白与受体OsTIR1的互作,从而直接调控OsIAA11抑制子蛋白的降解。lrt2突变抑制OsIAA11和OsTIR1之间的互作,导致OsIAA11蛋白异常积累,从而阻遏生长素信号通路的激活以及包括侧根缺失等严重的生长发育缺陷。该项研究揭示了生长素信号转导一种新的调控机制。(Nature Communications
 
 
首次在真菌中发现操纵子结构
 
操纵子已被认为是原核生物基因组结构和调控的主要特征之一。然而随着生物学研究的深入,人们在秀丽隐杆线虫等几种动物和马铃薯中发现了含有蛋白质编码基因的操纵子。利用生物信息学、分子生物学和化学手段,合作研究小组发现在子囊真菌Glarea lozoyensis中存在着参与次级代谢的操纵子。他们还对Glarea lozoyensis中的另外2个类似操纵子结构在转录水平上进行了验证。此外,根据构巢曲霉、Glomerella graminicolaDrechslerella stenobrocha的基因组与转录组数据对类似操纵子结构进行了预测,发现类似操纵子结构在真菌中较为普遍。研究结果不仅为真菌次级代谢产物编码基因的起源与进化研究提供了新的依据和途径,而且有利于进一步全面深入的认识和理解真菌乃至真核生物基因的转录调控模式,在真菌聚酮化合物研究方面也具有重要的理论和实践意义。(mBio
 
 
华北平原农业与地下水资源可持续研究取得进展
 
过去30年,华北平原的农业生产取得了长足的发展,农业投入、产出水平达到新的历史水平,然而高强度的灌溉和施肥已经在区域范围内造成了严重的地下水超采和包气带土壤污染。“小麦—玉米”一年两熟的高强度农业必不能持续发展。华北平原农业的未来出路在何方是诸多科学家所共同关注的问题。该研究系统地比较了1980-2011年华北平原和美国高平原的农业生产特征及其对地下水资源消耗的影响,探讨了实现华北平原农业可持续发展的途径。鉴于美国高平原的农业结构调整与地下水保护方面的经验,在华北平原压缩高耗水冬小麦的播种面积,控制化肥施用水平,同时通过单季玉米品种和栽培技术的改进,将会大力补偿因缩减冬小麦种植引起的产量损失,可望有效地缓解华北平原地下水资源面临的困局。(Environ. Res. Lett.) 
 
 
草原的生物多样性流失
 
科研人员报告称美国加利福尼亚的一处草原的植物物种流失与气候干燥性的不断增加有关。由于缺乏朝着生物多样性增加或减少发展的一致的全球趋势,全球变暖对于物种多样性的后果尚不清楚。在2000年到2014年的15年时间里监测了加利福尼亚的一处草原的80个单独地点的植物物种。在这个地区和其他半干旱地区,预报预测了气候在未来一个世纪将变得越来越干燥。在单个地点内以及在所有研究的地点,物种数量下降。原产的一年生野花构成了这种减少的最大份额,而在这个群体中,平均比叶面积(SLA)下降。比叶面积(SLA)高与干旱耐受性低有关联,而比叶面积(SLA)的下降提示了耐旱物种的不成比例的流失。此外,还观察到了在仲冬降水量的显著下降,这是多样性流失的一个重要的预测因素。多样性流失的其他可能原因,诸如牲畜放牧、火、氮沉降以及非原产物种的增加,看上去对多样性没有显著影响。(PNAS)
 
 
新发现安全抗凝血剂
 
岩藻糖化胺聚糖(FG)的一种低聚糖片段可能有选择性地抑制体内的因子X酶这种体内血凝路径的最终酶复合物,具有独特、复杂而不明确的结构,是一种有效的天然抗凝剂,具有非选择性活性,可导致血凝减少,但不会增加出血风险,可为安全的抗凝血剂开发奠定基础。在这项研究中,研究人员通过FG的脱乙酰–去胺基裂解,得到一系列低聚糖。通过分析这些纯化的低聚糖,发现了FG的精确结构片段,其中,nonasaccharide是最小的片段,保留了内源性tenase的强效选择性抑制活性,同时避免了天然FG的不利影响。在体内,当以10毫克/公斤的剂量给大鼠施用nonasaccharide时,可抑制97%的静脉血栓,而无明显出血风险。因此,这种nonasaccharide可能作为一种新的有前途的抗凝血剂。(PNAS
    

来源:基因农业网

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