生物技术前沿一周纵览(2015年10月30日)

2015-10-30 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 水稻抗旱耐盐转录调控通路新成员

 
随着水资源短缺、土壤盐碱化的趋势日益加剧,干旱和盐碱已成为影响农作物生产的两大主要危害因子,威胁粮食安全。为了解决这一农业难题,长期以来国内外植物学家致力于开展作物抗逆性状的分子调控机理研究,为作物抗逆分子育种改良提供理论基础。研究人员在前期鉴定得到一个控制水稻抗旱耐盐的重要转录因子DST (Drought and Salt Tolerance)的基础上,通过酵母双杂交技术寻找参与DST抗逆机制的新成员,发现了DST Co-Activator 1 (DCA1),其是一个功能未知的CHY锌指蛋白。当过量表达DCA1时使转基因水稻植株对盐、旱胁迫变得更敏感,而该基因的突变体dca1却明显增强水稻对盐、旱胁迫的耐受性,表明DCA1是一个抗逆负调控因子。通过进一步研究证明DCA1对DST的转录活性具有促进作用,并且过量表达DCA1可以增加气孔开度而dca1可以降低气孔开度,这种调控气孔的开度是通过调节H2O2的量而实现的,DCA1与DST可能形成异源四聚体行使调节H2O2的功能。这些研究结果为作物抗逆机理的深入研究提供新线索,并且为作物抗逆性(抗旱和耐盐)的分子育种提供有价值的基因专利。(PLoS Genetics
 
 
植物光呼吸的新功能
 
研究人员以小球藻为材料,发现了在培养体系中添加乙酸后高光条件可以显著促进藻类的生长,从而揭示了植物光呼吸的新功能。研究揭示兼养藻类同化的碳主要来自乙酸根,其消耗量与生物量的积累正相关,且高光下乙醛酸循环和卡尔文循环相关酶含量显著上调。通过代谢流比和定量蛋白质组学分析发现,高光下藻类细胞叶绿体内Rubisco催化的加氧反应增强。这一代谢途径充分利用原本耗能的光呼吸过程所产生的乙醛酸,将其用于外源性乙酸的同化过程中,实现高光下生物量的快速积累。一般认为,尽管植物光呼吸有光保护功能,但是对于生物量的形成呈负面效应。该研究成果却发现在特定条件下光呼吸对于藻类生物量的形成有促进作用,也解释了在逆境条件下添加有机碳源可以强化藻类相关生物合成的机制。(New Phytologist
 
 
控制大豆种子大小基因发现
 
种子的大小是决定大豆产量的重要因素之一,但在过去90年的世界大豆育种实践中,通过增加种子的大小提高大豆产量机理的研究进展比较缓慢。研究人员通过多年的努力,克隆了控制种子大小的GmCYP78A72基因,过量表达该基因可以使大豆的种子增加10%以上。该研究为进一步阐明大豆种子大小调控机制奠定了基础,该基因不仅可以被广泛地用于增加大豆不同品种的种子大小,而且可以采用类似的策略通过遗传改良其他作物的种子大小来提高其产量。(Plant Molecular Biology
 
 
揭示草坪草狗牙根抗逆机制
 
狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)是一种暖季型草坪草,在绿化和生态防护上都起到重要的作用。狗牙根对非生物逆境具有较强的抗性,研究人员利用狗牙根作为研究材料,从生理生化以及蛋白质组学水平上解析了狗牙根对干旱和水淹胁迫的不同应答机制。研究表明,干旱胁迫促进了狗牙根体内多种生理生化代谢,多种生物学过程受到干旱胁迫的诱导。相反,水淹胁迫条件下狗牙根的多种代谢处于停滞和休眠状态。从而解析了狗牙根应答干旱和水淹两种胁迫的不同机制。(Journal of Pineal Research
 
 
揭示储存水对木质藤本和树木日间蒸腾的作用
 
对于陆生植物而言,日间由于冠层叶片强烈的蒸腾,植物倾向于优先利用靠近冠层树干中的储存水,因此储存水是高大植物应对日间水分亏缺的一种重要的适应机制。研究人员选取了4种热带森林类型(热带喀斯特森林、季节雨林、河漫滩雨林、萨王纳)中的代表性藤本和树木共26科45株个体(个体长度从不足5米到60多米,其中藤本19株,树木26株),分别研究了干湿季日间冠层与基部液流之间的时滞、日间树干含水量的变化,同时测定了茎干的解剖特征。结果表明,藤本相比树木具有显著更低的木材密度和更高的饱和含水量;相比藤本,不管旱季还是雨季树木基部和冠层液流之间更倾向于具有更长的时滞。季节间相比,植物在旱季具有显著更长的时滞。总的来说,该研究中个体时滞的长短与树干含水量测定结果吻合,但与植株个体大小、探针之间的距离、木材密度及最大含水量无关。该研究结果预示多数热带树木日间蒸腾倾向于利用更大比重的树干储存水,而藤本对茎干储存水利用较少。(Tree Physiology)
 
 
樟科植物叶绿体比较基因组研究
 
樟科植物广泛分布于世界热带及亚热带地区,绝大多数种类为乔木,具有重要的林业资源价值和药物开发利用潜力。研究人员近期对该科两个润楠属植物进行了叶绿体比较基因组学研究,首次对樟科植物叶绿体基因组的基因和结构进行比较,定位突变位点,注释基本基因功能,并筛选出可用于亲缘进化关系分析的高变区域。樟科润楠属植物的叶绿体基因组大小约为153 kb,近似于近缘科蜡梅科夏蜡梅属植物;两个润楠叶绿体基因共有297个突变位点,突变率与中国人参各品系间的差异相当;其中包括231次替换事件、65次插入缺失事件和一次位于ccsA-ndhD区的小倒位事件;95次替换事件发生在基因编码区,表明具有进化选择的可能性;36次缺失事件造就了可用于遗传分析的SSR位点;突变位点在叶绿体基因组上呈现非随机性分布,共有七个高聚集区,极具系统分析潜力但完全与传统分析序列不同。  研究结果揭示了樟科植物叶绿体基因组的大小和结构;找到了先前应用于樟科系统学研究的叶绿体基因片段在种属级别上缺乏分辨力的原因,为后续该科的系统学研究提供了有效的参考;同时也明确了樟科的一些大属如润楠属存在种间遗传差异小的事实。(Frontiers in Plant Science)
 
 
独角金内酯信号通路新的作用机制解析
 
独脚金内酯是最近几年新发现的一种重要的植物激素,该激素在植物生长发育及适应外界环境变化的过程中具有重要的感知和信号转导作用。研究人员深入系统地对独脚金内酯的受体结构与功能进行研究,阐述D14就是新型植物激素独角金内酯的直接受体,解析了受体与激素的复合物晶体结构,并揭示了独脚金内酯信号识别和信号转导的重要分子机制,为阐述整个信号通路的分子机制奠定基础,具有重要理论意义和潜在应用价值。(Cell Research
 
 
人工合成酵母基因组研究取得突破
 
“酿酒酵母基因组合成计划(Sc2.0 project)”是合成基因组学(Synthetic genomics)研究的标志性国际合作项目,集合了中国,美国、英国、澳大利亚、新加坡等国家的多个研究机构参与其中。该项目计划通过对酵母这类微生物的改造探索,更加透彻地了解机体的生命系统,如生物学机制、生物学反应、对各种环境的适应性以及进化过程,将有助于解决人类生存面临的能源短缺问题。该项目现已完成5条染色体的全合成及功能验证。下一阶段,Sc2.0项目协作组计划利用人工设计合成基因组这一技术优势,选育在温度、酸碱度等不同发酵条件下明显有生长优势的菌株,用于实际生产应用的开发,如食品改良、生物燃油等等。该项目还就生物伦理和政策监管方面的问题进行了深入的探讨,并针对Sc2.0项目做出了生物伦理规范声明。(Genetics
 
 
猪长链非编码RNA基因DNA甲基化研究
 
长链非编码RNAs (lncRNAs)是一类长度大于200 nt,不编码蛋白质的RNA分子。以往的研究证实一些lincRNAs在脂肪形成和肌肉发育中发挥了作用。猪是研究脂肪形成和肌肉发育有价值的模型。研究人员鉴别出由猪基因组中4515个基因位点编码的6621个lincRNAs,确定了脂肪和肌肉组织中猪lincRNA基因的DNA甲基化模式。研究证实,lincRNA基因的甲基化水平高于mRNA基因,且比较启动子、外显子和内含子区域也观察到了相似的倾向,在lincRNA和蛋白质编码基因的转录起始位点(TSS)观察到不同的甲基化模式。研究人员鉴别出了一种lincRNA基因linc-sscg3623,在60日和120日龄的民猪和大白猪背脂肪中显示差异性甲基化水平。他们发现在民猪和大白猪中150日和180日之间发生了脱甲基化,随后在180日-210日之间发生了再次甲基化。这些结果有助于我们了解家畜的驯化,并鉴别出了一些与脂肪形成和肌肉发育相关的lincRNA基因。(Scientific Reports
 
 
Cell出版CRISPR技术综述与研究特辑
 
作为新一代基因组编辑技术先锋,CRISPR炙手可热,这种最初被微生物学家用以了解细菌免疫力的技术方法在过去的5年里,研究人员已经转而将CRISPR/Cas9发展为生物学研究的有力工具。CRISPR/Cas9基因组编辑系统,已经加速了科学研究,并提高了研究人员产生遗传模型的能力。自2014年CRISPR技术应用备受关注以来,目前已经有超过1200篇相关的文章发布,全球许多实验室都在利用CRISPR/Cas9基因组编辑系统分析各自的问题,从小鼠到蚊子,CRISPR技术为基因组学研究领域带来了一阵旋风,取得了不敢想象的成果。在最新特辑:“CRISPR:The Next Generation”中进行了总结性报道。(Cell
 
 

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来源:基因农业网

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