生物技术前沿一周纵览(2015年11月13日)

2015-11-13 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 表观遗传调控水稻农艺性状研究

 
表观遗传是指在核苷酸序列不发生改变的情况下,可遗传的基因表达变化,表观遗传变异极大地丰富了生物的遗传及表型多样性。科研人员鉴定了一个水稻RAV6 功能获得性表观遗传突变体,发现水稻RAV6 启动子区域一个MITE转座子及其邻近序列的DNA甲基化下降导致RAV6 基因高表达,进而使其靶基因油菜素内酯(BR)受体及合成相关基因高表达,造成水稻叶夹角变大。RAV6 基因沉默、MITE插入及其高甲基化状态在栽培稻中是保守的。暗示该位点的表观遗传状态在进化上受到了选择。(Plant Physiology
 
 
水稻多组学数据整合和信息共享数据库建成
 
水稻是一种主要粮食作物,同时也是一种重要的模式生物。高通量测序技术的迅速发展促进了水稻组学数据的广泛积累,使深入研究控制水稻重要农艺性状、种质资源多样性以及水稻驯化过程的机制成为可能。研究人员采用可扩展和可持续的系统架构设计,集成整合水稻的多种组学数据,开发建立了水稻多组学数据整合和信息共享数据库IC4R(Information Commons for Rice)。IC4R具有良好的可扩展性和持续性以及维护成本低等特点,其包含的模块主要有基于5000多株水稻重测序数据产生的变异信息数据库、基于RNA-Seq测序数据的水稻基因表达数据库、以稻属为核心的植物同源数据库、水稻蛋白不同水平翻译后修饰数据库、水稻文献数据库以及基于Wiki的水稻基因信息大众审编(Community Curation)平台。IC4R计划后续整合更多类型的组学数据,并将重要的农艺性状与多组学数据关联起来,逐步发展成为水稻基础研究和转化研究的信息知识宝库。(Nucleic Acids Research
 
 
解析豆科植物的共生固氮过程
 
氮素是植物生长发育的重要营养元素,大多农作物主要通过施用工业氮肥获取氮源,而豆植物与根瘤菌之间的共生固氮是植物获取氮素最为有效且经济的形式。研究豆科植物共生固氮的分子机理,不仅有助于理解共生固氮这种生命现象的本质,也为探索非豆科植物共生固氮的潜能提供理论基础。研究人员对共生固氮过程中根瘤菌侵染和根瘤器官发育分子机制的研究中,发现编码WAVE/SCAR复合体中的一个组分SCAR蛋白的缺失会导致侵染线不能正常形成。通过蛋白序列分析发现,该SCAR蛋白属于豆科植物特异的一个分支,该蛋白可能通过基因重组获得了在共生固氮中的特殊功能,故命名为SCARN (SCAR-Nodulation)。在根瘤菌侵染的表皮细胞中SCARN特异表达,而且共生特异的转录因子NIN(Nodule inception)直接调控它的表达。(PLoS Genetics
 
 
基因组测序揭示枣椰树起源
 
枣椰树(Phoenix dactylifera L.)是干热地区重要果树作物之一,且有大面积栽培,尤以伊拉克为多,在当地是一种重要经济作物,果实可供食用,树身亦具经济价值。目前,关于枣椰树的起源进化,仍然还不明确。研究人员通过100 Dates!基因组测序项目,确定了枣椰树基因组中遗传变化的图谱,在枣椰树品种之间发现了700万多个突变或单核苷酸多态性,分析了中东枣椰树和北非地区枣椰树之间的遗传差异,这个重要的发现阐明了长期以来的枣椰树进化问题。该研究还发现了对于枣果成熟、果实颜色和抗病性非常重要的基因。(Nature Communications
 
 
民猪全基因序列图谱完成
 
民猪是列入国家品种资源保护名录的一种地方猪品种。民猪具有繁殖力高、肉质优良、抗病、耐粗饲、能在冬季寒冷条件下生存的特点。我国科学家使用近300G的双端测序数据,构建出民猪全基因组序列图谱,得到的基因组大小约为2.64Gb;通过与人、鼠和杜洛克基因组的同源基因信息相比对,成功预测出20853个蛋白编码基因,检测出1200万个单核苷酸突变位点和180万个插入/缺失突变。此外,研究人员通过对民猪编码的正选择分析,共得到22个受到正选择的基因。与肌肉淀粉合成酶、肌糖磷酸酶及缓激肽受体等能量代谢相关的基因受到了显著的正选择。民猪全基因序列图谱的完成不仅能够促进养猪产业、绿色食品产业的发展,而且为日后对民猪的全面研究奠定了基础,有利于该品种资源的保护、开发和利用。(科技日报
 
 
甲藻基因组测序与结构分析
 
甲藻是海洋生态系统中最重要的初级生产者之一。其中虫黄藻(Symbiodinium)是珊瑚礁中必不可少的共生藻,珊瑚-虫黄藻共生体系不仅是形成珊瑚礁的基础,也是全球碳循环的重要组成部分。对甲藻分子遗传机制了解的贫乏和其复杂性有关。研究人员以虫黄藻作为模式生物,通过基因组测序,在国际上首次系统完整地分析了甲藻基因组的结构特性,描绘了珊瑚虫和虫黄藻共生过程中相互作用的分子机制,为今后甲藻基因组学和珊瑚-虫黄藻共生生态系统的深入研究奠定了坚实的分子生物学基础。(Science
 
 
液泡磷转运蛋白对于拟南芥磷平衡至关重要
 
磷酸盐是植物生长必需的营养素,无机磷酸盐(Pi)主要储存在植物细胞的液泡中,使得植物能够适应土壤中变化的Pi供应。研究人员在拟南芥中发现了将Pi运送到液泡内的一种SPX结构域蛋白——VPT1的功能特征。vpt1突变体植物矮化,在幼苗中,VPT1对Pi储存发挥作用,而在老组织中则负责除去高Pi。因此,破坏VPT1可导致植物对低Pi和高Pi条件过度敏感,降低了植物对Pi供应改变的适应性。由此,研究人员提出VPT1转运蛋白在拟南芥中负责了液泡Pi储存,对于Pi适应至关重要。(PNAS
 
 
基于转录组测序数据揭示反式剪接机制
 
真核生物的基因具有复杂的剪接(splicing)机制。研究人员基于大规模高通量转录组数据分析,从组学和进化的角度对反式剪接基因进行了系统性研究。通过收集分析insecta五个目八个物种的组学大数据,研究人员一共发现了1627个反式剪接事件,涉及2199个基因(占基因总数的1.58%),说明反式剪接对物种转录组只产生小规模的影响,反式剪接基因与顺式剪接具有既相似又不同的特征。研究人员还发现mod(mdg4)是insecta中唯一保守的反式剪接事件,它起源于双翅目和鳞翅目物种的共同祖先,在果蝇和蚊子分离后发生了基因结构的巨大变迁,并经历了反式剪接exon的大规模复制扩增。该研究证明了反式剪接在基因功能多样化中的作用,同时也说明反式剪接在进化中受到了严格的调控,其导致基因多样化的功能并没有被广泛利用。 (Nature Communications)
 
 
组蛋白替换的表观遗传学意义
 
高等生物的基因组DNA围绕着由四种组蛋白组成的八聚体,形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质,使DNA受到良好的保护。为了维持DNA相关过程所需的正确结构,染色质需要持续更换组蛋白。研究人员在小鼠卵母细胞中删除了一个组蛋白的分子伴侣,这种伴侣蛋白负责在染色质结构中替换组蛋白。随后他们通过单细胞表观遗传学研究,分析了卵细胞发育、DNA完整性和DNA甲基化受到的影响。在卵细胞发育过程中,卵母细胞会经历一系列的表观遗传学修饰,这对于卵细胞的生殖能力至关重要。在卵细胞中起作用的不同表观遗传学系统存在复杂的关系,组蛋白水平的异常对DNA甲基化的影响很大。这项研究展示了组蛋白替换对维持基因组保真度的重要性,以及基因组动态变化中保护其完整性的具体机制。研究卵母细胞的发育过程有助于更清晰地理解基因组动态,以及这种动态对于生殖细胞的重要意义。(Molecular Cell
 
 
新技术用于器官发育分析
 
器官生长和空间模式的调控是器官发育的两大基础。研究人员在纳米抗体(nanobodies)的基础上开发了一种新技术,并将其命名为“Morphotrap”,首次在果蝇中选择性操纵和分析了Dpp的分布,Dpp是影响果蝇翅膀发育的重要成形素之一,为器官生长研究提供了新的实用工具。研究人员用Morphotrap研究了果蝇翅膀的发育过程,发现Dpp只影响器官芽中间区域的生长。Morphotrap是一种这GFP纳米抗体技术,具有更快更有效地在活体内研究GFP标记蛋白的功能,这是首次将GFP纳米抗体成功用于复杂的活体生物功能研究。(Nature
 
 

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来源:基因农业网

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