生物技术前沿一周纵览(2015年7月3日)

2015-07-03 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

揭示植物抗旱机制

拟南芥中的2个基因如果发生突变,会抑制植物的发育,并破坏使其免受干旱影响的防御机制。在该研究中,研究人员培育出拟南芥的一种“双突变”植株,来探讨这两个基因的共同作用。发现,这两个突变可大大抑制植物的生长,并损害植物器官的功能。与具有其中一个缺陷基因或没有缺陷基因的植株相比,双突变植株也对干旱表现出更大的敏感性,枯萎地更快,更频繁地死亡。双突变体缺乏其中两种媒介激酶,从而导致低水平的磷酸化组蛋白,以及他们观察到的不良生长和干旱响应。如果没有这两个基因和这两种激酶,对植物造成的后果是相当戏剧性的。(PNAS
 
 
miRNA调控小麦抗条锈菌侵染

小麦条锈病由小麦条锈菌(Pst)引起,是全球范围内对小麦最具破坏性的疾病之一。本研究系统探讨了miRNA在小麦抗条锈菌侵染中的作用。选用小麦品种Xingzi 9104(XZ),分别构建无毒性Pst种CYR32处理的和无菌水处理的miRNA文库,并进行测序分析。使用微阵列在Pst处理的成年植株上对420个小麦特异的miRNA候选者进行了筛查。结果表明,一些miRNA参与了小麦和Pst间不相容的互作。此外,研究人员鉴定出一些miRNAs在不同的叶片中存在差异表达。发现大部分被注释的靶基因与信号转导,能量代谢,以及其他功能有关。有趣的是,miRNA与靶基因似乎构成了一个复杂的调控网络,调节小麦和Pst的互作。此项研究数据为评估miRNA在小麦和Pst互作中的重要调控作用奠定了基础。(Front. Plant Sci.
 
 
在竹类植物叶绿体基因组中发现水平基因转移
 
水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT)是不同物种间,或是同一物种内不同细胞器间或细胞器与细胞核之间遗传物质横向传递的过程。越来越多的水平基因转移现象在多细胞真核生物中被发现,如线粒体(mitochondrion)基因组中常存在大量来自叶绿体基因组的水平基因转移。然而,被子植物叶绿体基因组在进化上十分保守,极少发现水平基因转移。科研人员完成了草本竹类Pariana属3种植物的叶绿体基因组测序,在该叶绿体基因组的反向序列重复区发现一段大小为~2.7 kb的外源DNA片段,通过Blast比对分析发现这段外源插入序列与绿竹线粒体基因组序列具有极高的相似性,推测其为线粒体DNA片段的水平转移。这是第一例发现在单子叶叶绿体基因组中的水平基因转移,进一步证实了被子植物叶绿体基因组中水平基因转移的存在。(Scientific Reports
 
 
植物NAD补救合成途径解析和进化的新进展
 
NAD (尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸) 作为电子传递载体(辅酶)参与众多的氧化还原反应。在植物NAD补救合成途径中,都存在尼克酸(nicotinate,NA)和多种NA的衍生物(糖基化,甲基化等),但迄今为止,关于NA衍生物在植物代谢中的分子机制及其生理功能尚未有报道。利用色质联用技术发现拟南芥中NA的糖基化修饰发生在NA的N-位或者O-位,并且O-位糖基化分布呈现十字花科特异性。进一步利用基因表达-酶活关联分析,在糖基转移酶家族1中发现并功能鉴定三个NA糖基转移酶,结果表明,NA的O-位糖基化修饰可能保护植物细胞免受种子萌发过程中NA过度积累所造成的毒害。该研究同时为进一步研究植物中其它NA衍生物的生物学功能奠定了基础。(The Plant Cell
 
 
苹果酸度性状遗传研究新进展
 
 酸度是决定果实风味品质的一个核心元素。在前期构建的苹果资源果实品质基础数据库、并明确苹果风味品质驯化过程中酸度选择起着关键作用的基础上,进一步采用候选基因关联分析方法发掘了1个控制果实酸度的候选基因Ma1,该基因编码一个转运蛋白,该基因编码框尾端存在一个单碱基变化位点(SNP),且它与果实酸度密切相关。当SNP位点碱基为G时,对应的编码蛋白位于液泡膜,能够将苹果酸转运到液泡,促进果实有机酸积累;但当SNP位点碱基为A时,造成终止密码子提前,编码的不完整蛋白位于细胞质膜上,无法负责将苹果酸向液泡中转运,不利于苹果有机酸积累。该研究阐明了苹果Ma1基因调控果实酸度的分子机理,为果实酸度性状遗传改良提供了理论基础和工具。相关成果发表在上。(Plant Genome
 
 
木兰提取物可抗癌

和厚朴酚,是木兰提取物中的一种主要活性成分,这种植物化学成分在中国和日本传统医学中已经使用了几百年,用来治疗焦虑和其他疾病。最近,科学家们发现,这种木兰树皮中提取的化合物,还是一种良好的抗癌剂。它似乎利用许多生化途径来缩小各种类型的肿瘤,或在原发部位抑制肿瘤的生长。该研究显示它可以阻断表皮生长因子受体(EGFR)。此前的研究发现,几乎所有的头颈癌细胞都显示过多的EGFR,它已被文献列为一个潜在的治疗靶标。总而言之,和厚朴酚似乎是头颈癌管理的一种有吸引力的生物活性小分子植物化学成分,可单独使用或与其他可用药物联合使用。(Oncotarget
 
 
在大肠杆菌中实现碳浓缩固碳
 
经遗传改造的蓝细菌或者藻类等光合自养微生物,可以将CO2转化为包括乙醇、丁醇、丙酮、异丁醛、乳酸等在内的数十种化学品,但由于自养生物生长速度慢,CO2生物转化为这些化学品的效率还比较低。如果能够在异养生物酵解途径的基础上引入额外的固碳途径并发挥功能,则有可能为目标代谢产物的生产,提供额外的碳架来源。从这一假设出发,研究人员在大肠杆菌中导入了卡尔文循环中的磷酸核酮糖激酶和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶,发现可以在大肠杆菌的中央代谢中固定额外的CO2。进一步引入蓝细菌特有的碳浓缩机制,大肠杆菌中央代谢的固碳速率可以达到与十四种蓝细菌和藻类的固碳速率相当,实现了蓝细菌固碳和碳浓缩机制在异养生物中的重编程,为进一步提高异养生物固碳效率奠定了基础。(Biotechnology for Biofuels
 
 
关键糖酵解酶的结构
 
“磷酸果糖激酶-1”(PFK1)在细胞葡萄糖代谢中起关键作用,其本身是由若干种代谢产物调控的。PKF-1的突变与代谢疾病和癌症相关。研究人员确定了等待已久的人PFK1的晶体结构。该结构让我们对四聚物形成以及酶功能和调控背后的相互作用能够有所认识。作者还揭示了人类癌症中所发现的突变怎样影响PFK-1活性。(Nature
 
    

来源:基因农业网

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