生物技术前沿一周纵览(2016年2月5日)

2016-02-05 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

调控叶片衰老可提高植物抗旱性
 
干旱是影响植物生存、生长和分布的最重要的非生物胁迫之一,目前的全球暖干化将加剧干旱胁迫。脱落酸ABA作为一种胁迫激素,是植物应对干旱胁迫的重要调控因子。研究人员发现,在干旱胁迫下,ABA信号通过其受体PYL蛋白家族抑制PP2Cs蛋白的活性来调控ABA信号通路。ABA受体PYL9和下游复合体PP2C/SnRK2共同传递ABA诱导的衰老信号,通过对下游转录因子ABFs和RAV1的磷酸化激活促进衰老相关基因的表达,从而最终导致“源”组织老叶衰老,同时增强了植物“库”组织的渗透调节能力。该研究解析了ABA受体调控植物叶片衰老的分子机制,也加深了我们对于植物源库关系调控机理的认知。(PNAS
 
 
解密花粉萌发过程
 
当干燥的花粉粒落到一朵花的柱头上时,花朵会分泌出一些物质来给花粉补充水分,最终形成足够的内部压力令花粉生长出通往子房的花粉管。研究人员发现了一个相关基因MSL8在拟南芥花粉粒和花粉管中会被激活。降低拟南芥中的MSL8表达水平,并将花粉浸泡到一种促萌发溶液中时,发现花粉粒会在花粉管中爆裂。过量表达MSL8,花粉就无法形成花粉管。由此研究人员认为MSL8 能调控细胞的渗透压。 (Science)
 
 
解析木薯块根淀粉积累机制
 
木薯是淀粉作物,收获的产品主要是块根。如何促进块根分化、发育和淀粉积累,一直是木薯栽培要研究解决的关键问题。研究人员通过比较蛋白质组学技术,共鉴定到154个在块根不同发育时期差异表达的蛋白质,功能分析结果显示,参与能量代谢、蔗糖和淀粉代谢途径以及具有结合活性的蛋白酶类,在块根膨大和淀粉积累过程中起到重要作用。其中,具有酶结合活性的14-3-3蛋白起了关键调控作用,过量表达木薯14-3-3蛋白能显著提高转基因拟南芥叶片和根中的可溶性糖与淀粉含量。在此基础上,研究人员首次构建了木薯块根膨大过程中参与碳代谢和淀粉积累途径的蛋白调控模式图。该研究成果不仅全面阐述了木薯块根膨大过程中参与碳代谢和淀粉积累途径的重要蛋白,更发现蛋白磷酸化可能在淀粉积累过程中起关键调控作用,这些研究结果为木薯定向分子育种提供新的候选蛋白,为高淀粉木薯品种培育提供新的理论依据。(Scientific Reports
 
 
柳树微管蛋白基因家族研究获进展
 
微管是细胞骨架的主要组成部分,其延伸方向决定了细胞的延伸方向,对植物组织和器官的形态起关键作用。同时,微管的延伸方向还决定了纤维素的合成和延伸。纤维素是植物细胞壁的重要组成部分,其含量和排列直接影响木材的材性。研究人员以钻天柳为研究材料,共鉴定出8个有功能的α-微管蛋白和20个β-微管蛋白基因。柳树α-微管蛋白成员数量上的不足由其高表达量得以补充,并维持微管蛋白1∶1的平衡。通过对柳树微管蛋白基因家族的深入研究,解释柳树形态的多样性,进而为植物形态控制提供理论指导,为林木遗传改良奠定基础。(Scientific Reports
 
 
利用花粉形态性状揭示植物演化关系
 
花粉形态学作为广义形态学的一个分支,可以作为建立高级分类阶元的一个重要依据。随着大量花粉形态数据的不断累积,以及分子系统学研究的快速发展,使得利用花粉形态性状重新审视被子植物各大分支及其以下阶元的系统演化关系成为可能。研究人员基于单子叶分支(Monocots)目前最完善的分子系统框架,对该分支12目70个科125属的19个花粉形态性状进行了整合分析。花粉形态性状具重要分类意义,如在泽泻目3个主要分支中明晰了对一些具争议的系统位置。同时,研究揭示了在白垩纪的阿尔布阶到土伦阶期间(Albian-Turonian Stage)发生了剧烈的花粉形态演变,可能与该时期的环境气候相关。(Annals of the Missouri Botanical Garden
 
 
基因组编辑的管理框架提出
 
基因组编辑技术是对特定基因进行精准定点诱变,从而改变其调控的特定性状。其中,最为突出的是基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术,通过对目标基因的精准编辑使基因组产生与自然突变或遗传诱变性质完全相同的、可稳定遗传的变异,且不携带任何外源转基因。目前世界各国对基因组编辑产品尚处于观望状态,也无相关的管理标准。目前基因组编辑在医学中非常热门,已在治疗白血病上获得成功。为促进该技术在作物育种上的应用,中美德3国科学家联名提出了包括5项要点的基因组编辑作物(genome-edited crops, GECs)管理框架。《自然-遗传》编辑部同期发表社论(Editorial)完全支持该管理框架提出的以注册为前提、同等对待GECs和传统育种产品的透明管理机制。(Nature Genetics
 
 
CRISPR防御系统抗感染机制
 
细菌保护自身免受病毒侵袭时,有时会等到入侵病毒已开始复制之时。研究人员阐明了细菌在延迟采取行动后利用两种新发现的酶来对抗感染的机制。这两种酶是作为细菌免疫系统CRISPR-Cas组成部分的两个酶:Csm3和Csm6。通常,CRISPR防御系统会在注入到细菌细胞中的几分钟内攻击破坏病毒DNA,因此入侵病毒没有机会进行复制。但III型CRISPR-Cas系统会等到病毒完成复制,已转录为RNA后,在感染的晚期发动攻击,切碎病毒RNA。这项研究阐明了这种CRISPR-Cas策略发挥功能的机制及对生物技术和医学的潜在影响,增进了对细菌与病毒互作的认识,这对于了解细菌发病机制至关重要,有助于我们对抗传染病。(Cell
 
 
测序分析氨氮胁迫下的微生物群落变化
 
厌氧消化技术是实现有机废弃物资源化、减量化和无害化处理的有效途径。然而对于富含蛋白质的有机废弃物,厌氧消化过程中易发生氨氮抑制而导致过程失稳。研究人员利用CSTR厌氧反应器梯度提高了厌氧系统的氨氮耐受性,减缓了氨氮抑制,并借助高通量测序技术分析氨氮耐受性提高过程中微生物的群落演替变化。高通量16S rDNA测序结果表明,氨压力会增加厚壁菌门细菌和氢营养甲烷菌的相对丰度,但会降低乙酸营养甲烷菌的丰度。这种微生物群落的转变可能是一种氨压力适应的原位应答策略。(Bioresource Technology
 
    

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来源:基因农业网

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