生物技术前沿一周纵览(2015年7月24日)

2015-07-24 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 新型转基因水稻降低甲烷释放量

 
科学家们最近开发了一种新型转基因(GM)水稻,能显著减少农业对气候的影响。这种水稻装备了大麦的DNA,不仅产量更高,而且甲烷(一种很强的温室气体)释放量只是传统水稻的1%。这种水稻有助于提高粮食生产的可持续性,因此备受关注。研究人员将编码转录因子的一个大麦基因插入水稻中,使水稻种子的淀粉含量提高到干重的86.9%,而传统水稻的淀粉含量只有76.7%。同时发现,转基因水稻根部的产甲烷细菌比传统水稻少得多。温室和试验田研究证实,转基因水稻释放的甲烷只有传统品种的0.3% 到10%,而且气温较高的时候甲烷减少更为显著。这种新型水稻还有助于解决随着人口增加而日益严重的粮食问题。(Nature
 
 
获得拟南芥非嵌合性T1突变体的CRISPR/Cas9基因组编辑
 
大量拟南芥序列索引的T-DNA插入突变体,对于直接研究基因功能,发挥了关键的作用。然而,有两大障碍限制了这些全基因组表型筛选的应用。通过CRISPR/Cas9基因组编辑系统的组成型过量表达而产生的拟南芥突变体,通常在T1代是嵌合体。研究人员利用卵细胞特异性的启动子,来驱动Cas9的表达,并以很高的效率获得了多个靶基因的非嵌合性T1突变体。目前这种策略可以缩短所需的时间,在一个世代中产生这样的突变体,从而提供一种更快、更具成本效益的方法,来制备新的拟南芥突变群体和多基因突变体。根据对启动子和终止子的不同组合进行比较,研究人员还提出了一种方法,来优化卵细胞特异性启动子控制的(EPC)CRISPR/Cas9系统。(Genome Biology
 
 
基因修饰让玉米无壳且美味
 
数十年来,科学家一直在研究野生苞谷如何生长成现在人们食用的玉米。科学家表示,今天的玉米之所以长成现在的样子是因为该作物的基因发生了一种小变化。大约在距今9000年前,墨西哥人利用野生墨西哥类蜀黍培育出了玉米,那时的玉米粒被一层坚硬的外壳包裹着,使其不适宜人类食用。数十年来,科学家一直在研究野生苞谷如何生长成现在人们食用的玉米。现在,一项遗传学领域的新研究进一步对比了玉米和墨西哥类蜀黍的特征,研究发现在随后数千年内发生的一种DNA基础交换——即通过tga1基因的C-G序列的基础交换产生了柔软的、裸露在外的玉米粒。这项研究发现表明了古代作物驯化者如何通过人工选育对作物遗传基因作出小幅改变,从而让玉米进化成人们今天所熟悉的样子。(Genetics
 
 
我科学家用CRISPR实现杨树定向诱变
 
作为一个最广泛种植的速生树种,杨树具有巨大的经济价值和生态价值。自从2006年毛果杨(Populus trichocarpa)全基因组序列发布以来,现在有广泛的基因组资源可用于这个树种的功能基因组学研究,它已被用作森林遗传学和木本植物研究的一个模型。因此,了解杨树基因功能和转录调控的分子机制,对于树木遗传工程和可持续的森林管理,是至关重要的。在一项新研究中,我国科学家通过CRISPR/Cas系统实现林木植物毛白杨(Populus tomentosa Carr.)的基因组编辑和靶基因突变。该研究数据表明,我们可以利用Cas9/sgRNA系统,在木本植物中精确地编辑基因组序列,并有效地建立基因敲除突变体。(Scientific Reports
 
 
冷季型草坪草耐高温能力逆境记忆增强的研究
 
逆境记忆(stress memory)是生物体应对逆境环境后在体内形成的调控信号。这种逆境记忆部分会遗传给后代,当再次暴露于此前逆境环境,逆境记忆会迅速被激活,启动相关信号转导及转录调控,从而增强驯化植株耐逆能力。高羊茅(Festuca arundinacea)又名苇状羊茅,隶属禾本科,是主要的冷季型牧草和草坪草,在我国北部及长江流域气候过渡区广泛建植应用。近年来我国一些地区夏季经常出现异常高温天气,高温胁迫已成为高羊茅在我国南方地区发展的主要限制因子。以筛选鉴定的耐热高羊茅(PI 574522)和热敏感高羊茅(PI 512315)为材料,利用建立的逆境驯化模式对植株进行前期处理。与直接暴露40℃高温处理组相比,逆境驯化后两个高羊茅种质材料耐热能力显著增强,表现为草坪质量增加,EL值降低。进一步研究发现与逆境记忆有关的驯化基因。(Frontiers in Plant Science)
 
 
关于苹果酸度性状遗传研究获进展
 
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(少了84个氨基酸,该突变基因命名为ma1),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。研究还发现,一些基因型为ma1ma1品种,果实有机酸含量也很高,这表明Ma1基因不是控制苹果酸度的唯一决定因子。(Plant Genome
 
 
矿山废弃地土壤微生物群落响应的新进展
 
科研人员选取了不同的复垦植物——外来树种蓝桉树(Eucalyptus globulus)和本地树种巨柏(Cupressus torulosa)和云南松(Pinus yunnanensis),结合不同修复年代序列(2年、23年和30年),采用磷脂脂肪酸的方法研究了土壤中的微生物群落结构组成及多样性的特征,并比较这些特征与开采区和自然植被区的土壤群落特征的差异。研究发现,植被修复区的土壤的有机碳及其他养分含量显著高于开采区。经过植被修复后,土壤微生物的多样性显著提高,群落结构组成也恢复到自然植被区的相似水平。另外,与外来树种相比,本地树种能够更快地提高土壤的氮含量和微生物生物量。土壤微生物多样性随着植被恢复的年代增加而提高。研究结果表明,土壤微生物群落特征可以作为生态恢复的土壤健康指示,而本地树种对于土壤微生物的恢复比外来树种的速度更快,从而揭示了树种选择在生态修复管理中的重要性。(Plant and Soil
 
 
对抗超级细菌的最新武器
 
最近有研究发现,一种特殊的合成糖可能是对抗超级细菌的新武器。科学家发现了一类潜在的新抗生素,他们的灵感来自于细菌所产生的糖分子。这种新的抗生素,以细菌自身糖分子的修改版本为基础,添加一个修饰的糖分子进去,细菌细胞壁就会停止连接过程,从而杀死细菌。因此,细菌不太可能对其产生耐药性,而耐药性是对抗超级细菌泛滥所迫切需要解决的问题。该研究小组检查了Alchemia公司修饰的数百个糖分子版本,以寻找那些能杀死细菌、并对人体细胞无毒性的分子。大多数筛选成为药物的分子,有一种平面、二维的形状,而这些分子是三维的。这意味着,我们可以依据糖核心,并以各种方式,在三维空间产生成千上万种不同的组合。(Nature Communications
 

来源:基因农业网

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