生物技术前沿一周纵览(2016年3月11日)

2016-03-11 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 揭示水稻籽粒大小调控机制

 
水稻经过长期的自然选择和人工驯化,形成了适应不同地域栽培的优良品种,在这些丰富多样的品种中蕴涵着许多重要的农艺性状基因。世界上的栽培稻主要是亚洲栽培稻,而亚洲栽培稻又被分为粳稻与籼稻两个亚种。粳稻又可以分为温带粳稻(Temperate japonica)和热带粳稻(Tropical japonica,又称爪哇稻)。热带粳稻与温带粳稻在粒型、穗型、株型等方面有很大差异。研究人员通过开发一套整合的全基因组关联分析的方法,对381份粳稻材料(包含40份热带粳稻和341份温带粳稻)的粒长和千粒重开展全基因组关联分析 (GWAS),定位到一个既控制粒长又决定千粒重的关键数量性状位点QTL-GLW7,并进一步整合基因组变异和全基因组基因表达谱信息,以及水稻突变体材料的分析和转基因实验鉴定,最终成功克隆到控制水稻粒长和粒重的关键基因GLW7。该基因将为粳稻的高产优质育种提供非常重要的基因资源,有着广阔的应用前景,可以直接用于水稻的分子设计育种。(Nature Genetics
 
 
解析桃基因组转座元件的进化机制
 
桃原产于我国,驯化和栽培历史超过三千年。桃自交亲和且基因组很小(230Mb左右),但品种间的表型差异相当丰富。研究人员对桃基因组中的一类hAT-MITE转座子(“磨山”转座子)的染色体位置分布与功能基因的相互关系进行了研究。发现“磨山”转座子在桃基因组中极其活跃,拷贝数扩张到接近500份,其中39个转座子插入到基因区域。在栽培种和观赏用品种中进行的全基因组重测序比较分析发现,相对于亲缘关系很近的桃参考品种,不同的栽培或观赏用桃品种基因组中均有约200个甚至更多的“磨山”转座子新插入位点。该研究揭示了转座子对于桃品种间遗传多态性的贡献,研究结果为桃的驯化历史和品种进化提供了佐证,又为桃等作物的品种差异与品种形成提供了研究工具与理论素材。(Plant Molecular Biology
 
 
优化水肥管理可显著提高柑橘产量及水肥利用效率
 
柑橘是人类健康饮食中最重要的水果之一。柑橘树品种繁多,为多年生植物。由于对低温敏感,因此主要生长在亚热带和热带地区。柑橘树生长期长,且生长地区气候温暖。因此,种植柑橘树通常需要大量的水肥投入。水和氮是柑橘生产的两大关键限制因素。研究人员最新报道了一个全球性的meta分析。文章通过子数据集以及分位数回归等方法,深入分析了水氮投入和柑橘产量、水氮利用效率之间的关系。数据来自于11个国家进行的55个研究,其中包含1009个观测数据。研究显示,在全球范围内,柑橘产量及水肥利用效率仍有巨大提升空间,通过精准水肥一体化优化水肥管理可显著提高柑橘产量及水肥利用效率。(Agriculture, Ecosystems & Environment
 
 
Hippo信号通路参与生长素介导的植物器官发生
 
Hippo信号通路是近年来在动物中发现的一个信号通路,在调控动物细胞分裂、器官大小和肿瘤发生方面起重要作用。其关键基因如果发生突变,将导致器官过度生长和肿瘤发生。该信号通路在动物中高度保守,但是在植物中是否也具有该通路及其可能的作用机制还不清楚。研究人员发现,拟南芥NCP1/AtMOB1A蛋白与动物Hippo信号通路的核心成员MOB1蛋白高度相似,并在生长素介导的植物生长发育过程中起到重要作用。研究组利用遗传学和生物化学的方法证明,NCP1/AtMOB1A与生长素合成、极性运输和信号转导相关基因共同调控拟南芥的器官发生和胚胎发育。研究人员还发现果蝇的MOB1基因能够完全互补拟南芥atmob1a突变体的发育缺陷表型,说明动物和植物之间MOB1基因也具有功能保守性。  该研究揭示了植物基因MOB1在生长素调控的植物发育过程中的重要作用,为深入解析生长素的作用机理提供了一个新的切入点。(PLoS Genetics
 
 
Nature特刊讨论CRISPRCas9 基因编辑工具
 
CRISPR–Cas9 基因编辑工具的发展使分子生物学发生了革命性变化。被用来改变病毒、细菌、动物和植物基因组的该工具,具有揭示基因组组织的秘密、对抗疾病、改良作物和培育定制宠物以及很多其他方面的潜力。所有这些都给监管部门造成了需要应对的可怕道德问题,而这一点更因为关于该方法已被用来改变人类胚胎基因组的消息发布而复杂化了。Nature为此专门组织特刊对CRISPR–Cas9 的现状进行调查,并提出这样一个问题:我们希望一个基因被编辑过的世界是什么样子的? (Nature)
 
 
监控缺陷造成蛋白质毒性
 
缺少一个终止密码子的蛋白质的翻译会被一个利用“核糖体质量控制” (RQC)复合物的监控机制阻止。质量控制的失败会导致蛋白质毒性应激和神经退化。研究人员发现,在没有Ltn1 (一个具有E3泛素连接酶活性的RQC亚单元)的情况下,另一个RQC亚单元 (即Rqc2p) 会给停下来的多肽增添一个尾巴,促进它们聚集。分子伴侣在这些聚集体中被隔离,这会影响正常的蛋白质量控制过程。这些发现为聚集体毒性(aggregate toxicity)和蛋白平衡受损(proteostasis impairment)提出了一个可能的普遍机制。(Nature
 
 
发现一类只用2种酶就能分解塑胶的细菌
 
聚对苯二甲酸乙二酯或PET是用于制造塑胶的一种多聚物,它有很强的抵抗生物降解的能力。全世界仅在2013年就生产了约5600万吨的PET,而在全球各地, PET在生态系统中的积累问题正变得日益严重。到目前为止,能分解PET的真菌种类十分稀少。研究人员收集了250个PET碎片样本,并对其进行筛检,寻找以PET膜作为主要碳来源从而得以生长的候选细菌。他们发现了一种新型细菌并将其命名为Ideonella sakaiensis 201-F6,在30度的温度时,这种细菌几乎能在6周后完全降解PET薄膜。进一步的研究发现了一种叫做ISF6_4831的酶,它能与水一起令PET降解成一种中间产物,后者接着会被第二种叫做ISF6_0224的酶进一步降解。仅这两种酶就能将PET分解成其更简单的构件。值得注意的是,与最相近的其它细菌的已知酶相比,这些酶的功能似乎极为独特。(Science
 
 
二氧化碳用作一种化学原料
 
温室气体二氧化碳也许可用作一种化学原料的观点是有吸引力的,但通常也不实际——尽管它很容易与以碳为中心的亲核试剂发生反应,但生成亲核试剂却需要高能量输入。受RuBisCO酶(该酶催化植物的固碳反应)的启发,最新研究显示,在中等温度下含有碱金属的熔融盐,能使非常弱酸性的C-H键在碳酸盐帮助下高效发生羧化作用。这一化学反应的潜力通过将2-糠酸 (很容易从不可食用的生物质制取)转化成有用的生源化学原料“呋喃-2,5-二羧酸”得到了演示。(Nature
 
 
气候敏感型生态系统被发现
 
气候变化研究中的一个关键问题是,怎样识别对气候变化最敏感的生态系统。这项研究利用在2000年2月和2013年12月间收集的MODIS卫星数据来建立一个新的评价指标,即“植被敏感度指数”,它所测定的是生态系统对三个关键的气候变量——气温、水可获得性和云层——的外部作用力的反应。该指数可被用来在全球尺度上以高空间分辨率识别生态系统的恢复能力状态(或称弹性状态)。对气候变化的敏感度大的区域在中亚、北美和南美的北极冻原、北方雨林和热带雨林、高山地区、稀树荒原和草原地区、南美东部的“卡廷加” (Caatinga)落叶林、以及澳大利亚的东部地区明显存在。(Nature
 
 

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来源:基因农业网

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