生物技术前沿一周纵览(2015年10月9日)

2015-10-12 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

一种新的玉米耐旱基因被克隆
 
玉米是我国最重要的粮食作物之一,其生产常常受到干旱等自然灾害的威胁。研究人员利用全球不同地区的玉米材料组成的自然变异群体,运用全基因组关联分析研究策略,发现位于玉米第10号染色体上的一个编码NAC转录因子的基因ZmNAC111对玉米耐旱性起到了重要作用。在干旱敏感的材料中,ZmNAC111启动子区域携带一个82-bp的微型转座子插入,该转座子能够通过产生小RNA分子来介导ZmNAC111启动子区域的DNA和组蛋白甲基化,从而抑制基因表达;而在耐旱的玉米材料中,ZmNAC111启动子区域没有这个转座子的插入。提高玉米体内ZmNAC111的表达量,能够促进叶片气孔在干旱胁迫下关闭、提高水分利用效率,从而增强玉米耐旱能力。研究人员还发现该转座子的插入可能发生在玉米野生种大刍草的驯化过程之后,并推测插入位点在玉米由热带向温带驯化过程中可能受到了人工选择。(Nature Communications
 
 
猕猴桃高密度遗传图谱构建成功
 
猕猴桃富含果实维生素C、膳食纤维和多种矿物营养,被誉为“水果之王”。猕猴桃属具有 54 个种,21 个种下分类群,遗传多样性丰富。研究人员采用山梨猕猴桃和中华猕猴桃种间杂交群体,利用基于第二代测序的RAD-seq技术构建猕猴桃种间高密度遗传连锁图谱。父母本图谱中各有29个连锁群(2X=58),分别包含4214和2426个SNP标记。该图谱能将猕猴桃基因草图中无法组装的440个Scafflold锚定到基因组上,极大提高基因组组装水平。猕猴桃种间高密度遗传图谱不仅为猕猴桃基因组序列精细组装提供了重要参考,并为开展猕猴桃优异性状的QTL定位研究,挖掘相关候选基因奠定了基础。同时,将群体性别表型标记定位在图谱上,锁定性别相关区段在第25号染色体端粒位置,并开发3个性别鉴定标记,用于猕猴桃植株早期性别筛选,利于猕猴桃分子辅助育种。(DNA Research)
 
 
植物早期胚胎发生过程研究
 
植物胚胎分为胚体和胚柄两大结构。胚柄在植物早期胚胎发育的过程中起到支撑胚体以及向胚体输送营养物质、生长调节因子的作用。在胚胎发育过程中胚柄细胞逐渐发生细胞程序性死亡,并不参与成熟植株的绝大部分组织构建。胚柄细胞是否能发育成为胚胎尚无定论。本研究中,研究人员采用活体体内激光切割系统在拟南芥胚珠内切断胚体胚柄的联系,培养后发现部分胚柄能够发育成为一个新的胚胎,给出了胚柄的胚胎发育潜能是被胚体抑制的最直接证据。该研究还发现生长素的极性运输在胚体抑制胚柄细胞胚胎潜能的过程中起了重要的作用。(PNAS
 
 
基因编辑小猪或成为宠物
 
相比于大鼠或小鼠,猪在生理和遗传学上更接近人类,使得它们在作为人类疾病的模型生物时更为有用,且体型较小的猪更适合用于研究。相比于普通猪的体重超过100公斤, Bama猪重量只有35-50公斤。为了生成体积较小的基因编辑迷你猪,华大基因研究院(BGI)利用基因编辑技术使得Bama胚胎细胞中两个拷贝的生长激素受体基因(GHR)的其中一个丧失功能,导致猪发育不良。随后通过正常交配构建出了迷你猪。在获得的20头二代基因编辑猪中,未观察到不良健康后果。这些动物成熟时的重量大约为15公斤,相当于一只中型狗的重量。BGI有意将这些猪当做宠物出售,以评估市场需求,并进一步深入医学领域动物模型研究。(Nature
 
 
蝴蝶通过转基因完成进化
 
来自法国的研究人员发现寄生蜂的基因普遍存在于许多种蝴蝶的基因组中。这些基因通过一种寄生蜂相关的病毒,从而水平转移到这些蝴蝶的基因组中。似乎这些来自寄生蜂的基因已经被蝴蝶基因组“驯化”,并可能被用来发挥作用,来保护蝴蝶抵抗他致病病毒。这些研究结果表明,不同种类的蝴蝶(包括大红斑蝶),都是在进化的过程中存在着自然产生的转基因生物(GMO)。这一新奇发现,表明了自然界可能存在着因为基因的水平转移而产生转基因生物。这种水平的基因转移可能突破生殖隔离,而借助第三种生物(如寄生蜂病毒)或者不借助第三种生物,而完成亲缘关系遥远的两种物种间的基因转移。这无疑再次拓宽了人们对于昆虫的认识。(PLoS Genetics
 
 
解析纤维素酶高分泌机制
 
以里氏木霉为代表的丝状真菌具有高效的纤维素酶分泌能力。研究人员利用粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)体系,对里氏木霉高产菌株RUT-C30相对野生型QM6a发生突变的164个基因在粗糙脉孢菌中进行了同源基因搜索,其中86个同源基因在粗糙脉孢菌中具有纯合突变体。通过系统分析所有同源基因的突变体纤维素酶分泌能力,发现12个基因突变体纤维素酶产量显著高于野生型。其中,纤维素酶产量最高的菌株为Ncap3m(NCU03998)基因突变体,该基因编码衔接蛋白3复合体(adaptor protein 3 complex,AP-3)上的μ亚基,该突变体在半纤维素酶产量上也显著高于野生型。研究推测,Ncap3m基因可能参与了胞内分泌蛋白的降解途径,当缺失该基因后,部分分泌蛋白降解失控而分泌到胞外,从而增加了整个纤维素酶的产量。该研究表明AP-3复合体与丝状真菌纤维素酶分泌高度相关,为纤维素酶高产菌的进一步改造提升提供了新思路。(Biotechnology for Biofuels)
 
 
青藏高原土壤微生物群落对温度的响应机制
 
土壤微生物在陆地生态系统碳、氮循环中起着重要的作用,研究人员在青藏高原利用土壤移植野外定位试验,将海拔3200m的土体,移植到3400m、3600m、3800m,模拟气候变冷的情况;同时将3800m的土体下移到3600m、3400m、3200m,模拟温度提高的情景。利用高通量测序研究了土壤微生物类群、多样性及温室气体排放通量的变化。结果表明,土体移植2年后,土壤细菌群落与目的地海拔的细菌群落结构越来越相似,与原来海拔处的细菌群落结构差异越来越大。温度提高或降低改变细菌群落的机制主要是通过“物种调整”(species sorting)完成的。细菌群落的一些菌群丰度的变化与土壤N2O排放通量有很高的相关性,说明微生物的变化直接与地球生物化学过程相关。该研究使科学家深入认识了土壤细菌群落改变与气候变化的关系,为预测高原生态系统结构和功能对气候变化的响应提供了科学数据。(Applied and Environmental Microbiology
    

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来源:基因农业网

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