生物技术前沿一周纵览(2016年2月19日)

2016-02-19 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

研究揭示水稻耐热机制

 
水稻是全球半数以上人口的主粮,近年来水稻遭遇高温热害的情况频繁发生,常常造成水稻大面积减产。因此,研究高温对水稻危害的机理,发掘水稻抗高温基因资源,进而培育抗高温新品种对水稻生产具有重要意义。研究人员从水稻中成功克隆了一个新的耐热基因TOGR1 (Thermotolerant Growth Required1),并对其在水稻耐热机制中发挥的关键作用进行了深入分析。研究表明,TOGR1作为一个细胞核定位的DEAD-box RNA 解旋酶以pre-rRNA伴侣的形式保护水稻免受高温伤害。进一步研究发现TOGR1被募集到SSU从而确保错误折叠的pre-rRNA前体解旋成正确的构象,保证了高温下细胞分裂所需的rRNA有效加工。该研究不仅诠释了一个新的调控水稻耐高温分子机制,而且为分子模块设计培育水稻耐高温新品种奠定了基础。(PLoS Genetics
 
 
植物长距离信号传导与碳氮平衡机制
 
植物地上部通过光合作用固定碳源的过程与根系从土壤中摄取水分和养分的过程二者之间协调与平衡,才能维持植物的生长发育。研究发现,拟南芥光信号途径的bZIP转录因子——HY5蛋白能够从植物地上部长距离移动至根系,自激活根系HY5基因表达,同时激活高亲和性硝酸根转运蛋白基因NRT2.1的表达,进而促进根系生长和氮吸收。进一步研究发现,地上部HY5通过增强TPS1、SWEETs等基因的表达,既促进了光合固碳又促进了光合产物从地上部运输到根系;而运输到根系的光合产物增强了HY5蛋白激活根系NRT2.1表达和氮吸收,进而维持植物碳-氮平衡。研究还发现,植物根系生长发育和氮吸收利用是受光强调控的,长距离移动的HY5蛋白整合了碳、氮代谢信号以维持植物整体在可变光照环境下的碳-氮动态平衡,保证植物生长发育的可塑性和环境适应性。该项研究揭示了植物地上部和根系间远程协调生长发育和碳-氮平衡调控的分子机制,为提高农作物氮肥利用效率提供了一种新策略。(Current Biology
 
 
鳗草的全基因组测序
 
鳗草(Zostera marina)在整个北半球广泛分布,鳗草的主要作用是固碳、稳定底土和维持地球生态系统的生产力和生物多样性。蔓草在生态上相当重要,但同其他海草一样,其沿海生境也属于世界上最为濒危的生态系统。研究人员报告了鳗草的全基因组序列。由于蔓草与巨藻的相似度大于与植物的相似度,因此对它们的分析有助于认识与“回到大海”(back to the sea)逆向演化轨迹相关的演化变化,后者发生在被子植物的这个分支,其中包括全部气孔基因的丢失和硫酸化的细胞壁多糖的存在。(Nature
 
 
合成植物激素具有抗癌潜能
 
研究人员新发现两种药物能够有效地导致DNA损伤,并关闭一个主要的DNA修复机制,从而表明它们作为一种抗癌疗法的潜在用途。这两种药物——MEB55和ST362,是植物激素独角金内酯的合成类似物,独角金内酯是在植物根部产生的,可调节地下根系和地上部枝叶的发育。这项研究揭示了这种植物激素的作用机制,当它与其他抗癌药物联合使用时非常有效,对前列腺癌细胞的具有杀伤作用,但不伤害正常细胞。(Oncotarget
 
 
CRISPR帮助防止蚊媒疾病
 
最近,主要由埃及伊蚊传播的寨卡病毒(Zika virus)在拉美国家呈现爆炸式蔓延。世界卫生组织在2月16日称,应该实施更积极的措施来对抗包括寨卡病毒在内的各种蚊媒疾病。
弗吉尼亚理工大学的研究人员,将他们在蚊子中发现的第一个雄性决定因子,与CRISPR-Cas9系统的基因编辑功能相结合,使蚊子从吸血致命的雌性蚊子,转变成无害的、取食花蜜的雄性蚊子,从而有助于防止蚊媒疾病的传播。(Trends in Parasitology
 
 
宏基因组测序新工具开发成功
 
微生物种群巨大,对生态环境和人体健康都极为重要,但是由于许多微生物难以培养,对其的了解还很匮乏。宏基因组测序是了解这些微生物的重要途径。研究人员最新开发了一种名为TruSPADES的强大工具,可以大大提升研究者们测序宏基因组的能力。这种算法能将Illumina测序仪生成的300bp短读取,合并成大约1万bp的基因组片段(Synthetic Long Reads)。这种低成本的方法可以更好的确定相连片段,获得更长更准确的长测序片段。研究人员正在将这一方法用于各种微生物群体,从人体微生物组到海洋微生物组。(Nature Methods)
 
 
消毒剂控制抗性基因水平转移研究中获进展
 
抗性基因(ARGs)作为一种新型的环境污染物,在饮用水系统中被广泛地检出和发现,严重威胁人类公共健康。而且,抗性基因可以通过质粒、转座子等可移动遗传元件(MGE)在细菌间传播和扩散,即水平基因转移(HGT),进一步将风险扩大。因而,饮用水系统中抗性基因的水平转移日益受到关注。研究人员成功构建了水平基因转移模型,系统地研究了饮用水处理工艺常用的两种消毒剂(UV和氯)对水平基因转移的影响。研究发现,UV和余氯都能有效减少抗性基因的水平转移率。其中,UV和较高水平的余氯(0.3~0.5mg/l)主要是通过减少供体菌的数量,从而减少水平基因转移率。然而,较低水平的余氯(0.05~0.2mg/l)缓慢抑制水平基因转移的机理是降低相关基因的表达。该研究成果在评估饮用水系统中抗性基因的实际健康风险及控制其扩散和传播等方面具有重要意义。(Water Research
 
 
不用动物实验来预测化学毒性
 
最新研究发现可以通过基于细胞的方法来预测化学物质的毒性,而不需要做动物实验。这项研究演示了基于细胞的毒性模型,可能有助于开发出代替传统用动物实验测量化合物毒性的方法。研究人员测试了超过1万种化学物质,尝试开发出更好的方法测试化合物的毒性,例如农药、工业化学品,食品添加剂和药品。他们测试了化学物质在15种不同浓度下和30个靶点反应时的活性,获得了超过5千万条数据。通过将数据和化学结构结合起来,创造了毒性模型,用于预测化学物质在动物或者人身上的不良健康结果。这些模型既能预测对人毒性,也能预测对动物的毒性。(Nature Communications
 
 

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来源:基因农业网

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