生物技术前沿一周纵览(2015年11月27日)

2015-11-27 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 植物根系重力形态建成的机制揭示

 
根的向重性对植物生长非常重要,根系在土壤中的分布直接影响植物对营养和水分的吸收与利用。研究人员在拟南芥中发现,转录因子FOUR LIPS(FLP)和MYB88通过协同作用可以调控主根和侧根根尖感重细胞中PIN3 和PIN7 基因的表达,进而PIN3 和PIN7 通过调整生长素在根两侧的定向运输和分布,动态地改变根对重力的响应角度,直接参与根系重力形态建成。该研究首次证明生长素运输载体PIN蛋白所参与的重力响应受到多个转录因子精细的动态调控,为进一步了解植物在长期进化过程中为适应重力环境所建立的感重性及其信号调控网络提供了新的线索。(Nature Communications
 
 
杨树适应氮条件的转录组调控新机制
 
杨树是一种快速生长的木本植物,在CO2固定以及生物质能方面发挥着巨大的潜能。但是杨树人工林通常位于缺氮的贫瘠地区。因此,杨树人工林往往需要额外施加氮肥来提高产量。研究人员利用RNA测序技术分析了低氮和高氮条件下杨树根和叶中转录组变化情况,发现总共有992个基因发生了差异表达,各个条件下的差异表达基因中大约30~40%构成了一个转录调控网络。氮饥饿和过剩条件下,离子转运和对生长素刺激响应在根中富集,而对脱落酸刺激的响应在叶中显著地富集,发育、氮代谢、对胁迫和激素刺激的响应在根和叶中都显著富集。与植物激素代谢相关基因差异表达相一致。这些结果表明协同表达网络调控的全转录组重编码在杨树根和叶适应低氮和高氮过程中发挥着重要作用。 (Tree Physiology)
 
 
耐旱性能的一个基因组模型
 
Oropetium thomaeum 是一种还魂植物(复活草),能通过脱水变成完全干燥、同时保持在有水时再复活的能力来耐受极端缺水的状况,从而为耐旱提供了一个模型。研究人员利用“单分子实时”(SMRT) “长读”(long-read)测序方法对Oropetium thomaeum进行了全基因组测序和组装。通过基因组注释解读Oropetium这样的还魂植物极端耐旱的基因组机制,为通过基因工程方法培育作物的抗旱和抗逆能力提供目标基因。(Nature
 
 
CRISPR用于鱼类遗传学研究
 
与哺乳动物不同的是,鱼类的性别决定基因在物种之间有所差异,但是,是否有一个共同的分子通路调节着硬骨鱼的性腺性别决定,目前尚不明确。最近的一些研究表明,转化生长因子β(TGF-β)信号通路的组件,参与鱼类的性别决定。研究人员分离出amh基因的一个Y特异性重复基因amhy,并通过转录组分析和Western blot确证了它的雄性特异性表达(XX和XY)。通过转基因技术在XX鱼中过表达amhy,并用CRISPR/Cas9诱变在XY鱼中敲除amhy及其受体amhrII。结果表明,amhy可诱导尼罗罗非鱼的雄性性别决定。Amhy的编码序列与X连锁的amh相同,除了一个错义SNP(C/T),它能改变N末端区域中的一个氨基酸(Ser/Leu92)。amhΔ-y在启动子区域包含几个插入和缺失,导致一个过早终止密码子,从而产生一个缺乏TGF-β结合结构域的截断蛋白产物。而CRISPR/Cas9技术敲除XY鱼中的amhy,会导致雌性对雄性的性反转。上述结果强调了TGF-β信号通路在鱼性别决定中的保守作用。(PLoS Genetics
 
 
CRISPR技术构建抗虐蚊子
 
疟疾是世界上主要的健康问题之一。世界上40%以上的人口生活在面临疟疾感染风险的区域。利用CRISPR基因编辑技术,科学家构建出了一种蚊子品系,其能够通过后代将一些疟疾阻断基因快速导入蚊子种群,最终消灭这种昆虫向人类传播疟疾的能力。研究人员将一个DNA元件插入到了斯氏按蚊(Anopheles stephensi)的生殖细胞中,使得一种可以阻止疟疾传播的基因能够以惊人的遗传率传递给99.5%的后代。这种新模型代表了在建立抗虐蚊子种群研究工作中取得的一个重大进展,随着进一步的开发其有可能帮助消灭这一每年危害全球数百万人健康的疾病。(PNAS
 
 
家蚕质多角体病毒(BmCPV)的高分辨冷冻电镜
 
质多角体病毒(CPV)属于呼肠孤病毒科胞浆多角体病毒属,已在200多种昆虫中发现有 CPV 感染。家蚕 CPV(BmCPV)是养蚕业的最严重的病源病毒。它的粒子形状为二十面体,其基因组由10条双链 RNA 组成。关于 CPV 的结构已有多种模型提出,但目前尚无定论。最新研究采用基于直接探测电子成像(Direct electron-counting)和非对称三维重构(Asymmetric reconstruction)的冷冻电镜技术,揭示了BmCPV病毒基因组处于活性转录状态时(t-CPV)内部核酸与蛋白质的相互作用关系,将冷冻电镜技术从观察病毒表面结构深入到了内部结构。由于双链RNA病毒是病毒中最大的类群,因此该研究的结果将有助于推动人类、动物等类似病毒增殖复制机制的研究,为临床病毒病的防治等提供重要的借鉴和依据。(Nature
 
 
青蒿素的生物合成相关酶结构晶体解析
 
青蒿素通过植物提取的产量有限,远远不能满足市场的需求,因此利用生物合成是一条重要的方式,现在已经在转基因酵母中生产出青蒿素合成的前体物质青蒿酸,将青蒿酸变成青蒿素必须通过过氧桥键合酶催化。研究人员与真菌中分离出具有抗感染等多种生物活性的含过氧桥键萜类吲哚生物碱化合物震颤真菌毒素,并解析出该化合物中的过氧桥键是由一个依赖α-酮戊二酸的单核非血红素酶FtmOx1催化合成。该研究首次展示了FtmOx1的晶体结构,以及FtmOx1分别与α-酮戊二酸和底物fumitremorgen B的共晶体结构,并通过详尽的酶学实验证实了FtmOx1的功能。(Nature
 
 
抗生素耐药性
 
多粘菌素(粘菌素、多粘菌素B)是最后一种耐药性不能在细胞之间传播的抗生素。在对中国食用动物抗菌素耐药性的常规测试过程中,研究人员分离出了一种大肠杆菌菌株(SHP45)具有粘菌素耐药性,并可发生转移,其编码基因为MCR-1。进一步对细菌样本的检测结果表明,MCR-1基因的检出率很高,阳性标本的比例逐年增加,而且MCR-1基因在不同细菌之间的复制和转移的传递速率很高。MCR-1基因有可能已蔓延到其他肠杆菌科细菌中,如肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌,它们可引起多种疾病,从肺炎到严重血液感染,从而表明MCR-1有可能迅速蔓延到人类病原菌中。因此迫切需要重新评估多粘菌素在动物中的使用,对人类医学和兽医学中的MCR-1,进行非常密切的国际监测和监督。(Lancet Infectious Diseases
 
 
一种简便易行的利用全基因组数据构建进化树的方法
 
常规测序技术通常是通过段片段的拼接再组装获得基因组数据的,研究人员最新开发了名为Alignment and assembly-free(AAF)的软件包,可用于直接分析测序原始数据,不经组装和比对,通过原始序列里短序列的相似度计算基因组之间的遗传距离用以直接构建进化树。AAF最大的优势在于它具有并行处理大规模数据的能力,同时它还拥有修复测序错误和计算bootstrap值的功能,实用性很强。(BMC Genomics
 
 

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来源:基因农业网

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