生物技术前沿一周纵览(2016年2月26日)

2016-03-04 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 花生基因组比较测序

 
现在农民们种植的花生是两种野生物种杂交的结果。因此,栽培花生携带着“A”和“B”两个独立的亚基因组。通过比较一种野生物种与栽培花生的DNA序列,研究人员证实它们几乎是完全一样的,这种来自玻利维亚的野生植物是栽培花生品种史前起源的一个“活文物”。研究人员利用植物学家在数十年前于玻利维亚和阿根廷境内安第斯山脉繁茂丘陵中采集的两个古老的野生花生物种构建了它们的模型。其中的一个蔓花生(Arachis duranensis)的基因组与A亚基因组相似,另一个A. ipaensis的基因组与B亚基因组几乎完全相同。科学家们利用来自数十年植物收集品的信息,古代狩猎采集者-农民季节性迁移的知识和分子DNA钟计算,弄清楚了在大约1万年前由人类搬运了这种植物的种子,地点就靠着当前大多数原始栽培花生种类种植的区域,年代就是在南美洲植物驯化发生的时间范围内。这些新的花生基因组序列已面向研究人员和育种家公布。它们将推动培育出更高产、适应性更强的花生品种。(Nature Genetics
 
 
干旱区植物根系生态学研究中取得进展
 
根系的生态学过程,特别是细根的生态学过程是当前植物生态学研究的热点和难点。研究人员以3个功能群中的12种植物(包括多年生草本、灌木和乔木各4种)为研究对象,运用大型根窗法,通过长期控制实验,对不同分枝等级根的寿命、解剖结构、氮浓度、呼吸速率进行了连续多年的系统研究。研究表明直径法不能用来定义多物种的功能团,分枝等级法也应该更多地考虑根系的功能,短命根模块可能在多年生植物中广泛存在,短命根模块法可以应用到其它多年生植物中。该研究丰富了细根的分类方法,拓展了“短命根模块”的应用范围,简化了细根取样方法;同时提供多种功能群根系寿命数据,为量化陆地生态系统中的碳、氮循环提供重要依据;此外,为研究细根寿命提供了简易、成本低廉的大型根窗建设方法。(New Phytologist
 
 
创制多倍体小桐子种质资源
 
小桐子的种质资源遗传多样性低,因此通过传统杂交育种难以获得优良品种。人工诱导获得多倍体小桐子,可以创制新的种质资源,为其遗传改良和育种研究提供材料。研究人员采用秋水仙素处理小桐子幼苗的茎尖,成功获得了四倍体和八倍体小桐子植株。与二倍体植株相比,四倍体植株高度没有显著变化,但八倍体植株生长缓慢,高度仅是二倍体植株的1/3。随着倍性的增加,小桐子植株叶片变厚、气孔变大、气孔密度降低,但净光合速率和气孔导度下降。另外,四倍体植株的叶片、雌雄花、花粉粒、果实和种子都比二倍体植株大,但单粒种子的重量和油含率降低了。四倍体植株与二倍体类似,在田间生长一年左右均能开花、结果,但八倍体植株生长三年后仍未开花。该研究结果有助于进一步了解多倍体化对小桐子花发育等生长发育特性以及抗逆性的影响。(Caryologia
 
 
桃果肉质多样性与基因拷贝数变化有关
 
桃原产我国,已有三千多年的栽培历史,其果实风味鲜美、营养丰富,深受人们喜爱。桃依据果肉质地差异可分为溶质型和非溶质型。我国主栽桃品种多为溶质桃,果实采后极易软化,不利于贮藏和运输。此外,桃果实成熟时,果肉还分离核和粘核两种类型。已有桃资源可分为离核溶质、粘核溶质和粘核非溶质三种类型,但离核非溶质桃至今尚未见报道。科学家确定了两个串联排列基因PpendoPGF和PpendoPGM分别控制桃果肉溶质和离核性状,这两个基因都编码多聚半乳糖醛酸酶且两者同源性很高。桃祖先种可能只有PpendoPGM基因,果实表现为粘核溶质;之后PpendoPGM基因发生了缺失和复制两种突变事件,分别导致了粘核非溶质和离核溶质性状的出现。此外,PpendoPGF基因除控制果肉离粘核性状外,还具有引起果肉溶质的多效性,这导致“离核非溶质”性状无法形成。本研究首次揭示了基因拷贝数变化调控果树果实品质性状的新机制,研究结果既对认知果树性状的形成具有理论意义,又为桃等果实质地性状改良提供了工具。(Journal Experimental Botany
 
 
被子植物雌雄识别分子机制
 
一直以来,杂交育种都是人类提高农作物产量和品质的主要技术。但远缘杂交广泛存在生殖隔离造成的杂交障碍,往往导致杂交表现不亲和性,作物杂交育种失败或效率低下。而导致杂交障碍的主要原因之一是雌雄配子体的有效识别。因为不具备动物精子的游动能力,被子植物中的胚囊会分泌信号分子引导花粉管定向生长。花粉管则将精子细胞运送到胚囊里,进而和包裹在胚囊内的卵细胞结合。在模式植物拟南芥中,通过反向遗传学手段,研究人员在花粉管中筛选到两个膜表面受体蛋白激酶,参与花粉管对胚囊信号分子的响应。一系列的生化和细胞生物学实验结果显示,两个受体蛋白激酶共同接受胚囊信号,并启动花粉管的定向生长。进一步通过转基因手段把其中的一个信号受体导入另一种植物荠菜中,并和拟南芥进行杂交实验,发现转基因荠菜的花粉管识别拟南芥胚囊的效率大大提高。该研究是植物生殖领域的重大突破,并通过基因工程手段建立了利用生殖关键基因打破生殖隔离的方法,为克服杂交育种中杂交不亲和性提供重要的理论依据。(Nature
 
 
植物生物标记为早期人类栖息地提供线索
 
研究人员在一个年龄将近200万年的Olduvai 峡谷考古地点的2.5万平方米的区域上挖掘了71个被掩埋的土壤样本。不同类型的植物都有各自的特征化学生物标记物保存在这些土壤中。科学家分析了这些生物标记物从而区分共同出现的植物类型。这种生物标记物证据表明了一个变化的地貌,含有不同类型的植被,包括在一个小型淡水湿地附近存在一个林地灌木丛,周围环绕着开放的草原。这项发现提示,生活在Olduvai 峡谷的早期人类能够可靠地获得可饮用的水,可以吃的植物,以及水生动物。生物标记物勾画出的这个有灌木丛的区域还含有被屠杀的动物骨骼和早期人类残骸。早期人类可能把动物残骸和食物从周围的草原或湿地带到了一个有树木的栖息地,这种栖息地可能提供了保护并且提供了淡水。 (PNAS)
 
 

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来源:基因农业网

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