生物技术前沿一周纵览(2016年4月15日)

2016-04-15 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 测序揭示玉米驯化过程中的序列变异

 
墨西哥类蜀黍是种植性玉米的祖先,这种宝贵的种质资源在增强玉米遗传多样性的同时,也提高了玉米适应各种环境刺激的能力。然而, 公共数据库中还没有全面的转录组和基因组资源,这大大阻碍了墨西哥类蜀黍有利基因或等位基因的识别和利用。研究人员通过Illumina paired-end测序对全球范围内的6个墨西哥类蜀黍种质进行转录组测序。采用从头组装获取了一个高质量的墨西哥类蜀黍转录组:平均长度为770 bp,注释的unigenes占63.99%。研究发现,玉米和墨西哥类蜀黍中,大约75%的基因是高度保守的。此外,还发现1516个unigenes只在墨西哥类蜀黍中发生特异性表达,其中84个单基因被四个植物物种的基因模型支持。571个单基因位于玉米基因组的基因间区域。99 个unigenes具有很强的选择信号,鉴定出57 个unigenes具有大于1 Ka/Ks的比值。暗示这些基因在玉米改良过程中可能承受了很强的选择性压力。最后,研究人员开发出11286个基于unigene的引物对用于扩增简单重复序列(SSR)位点。本研究提供了一个全面的墨西哥类蜀黍转录组,一组在玉米驯化和改良过程中高度保守或分化的基因集,和大量可用的SSR引物对。这些结果有利于墨西哥类蜀黍比较基因组学和分子驯化的调查,也有利于墨西哥类蜀黍种质资源在玉米改良中的利用。(Molecular Ecology Resources
 
 
揭示玉米抗粘虫响应机制
 
粘虫和玉米间如何相互作用对玉米自身诱导抗虫性和培育新型抗虫玉米、开发有效生物防控手段有重要意义。科研人员深入分析了玉米受到机械损伤及模拟粘虫取食处理前后,转录组、蛋白质组、代谢组以及抗虫相关激素的变化,发现玉米可以特异地识别粘虫口水中的某些诱导因子,并启动一系列强烈的抗性反应。与机械损伤相比,玉米在识别模拟粘虫取食后,能够诱导更多、更强烈的基因、蛋白和次生代谢产物的转录、翻译及合成。该研究还首次对玉米抗虫响应的转录组和蛋白质组进行关联研究,发现它们之间存在较弱的关联。研究发现近300个转录因子参与粘虫取食诱导的响应。通过大规模数据分析,首次揭示了玉米在特异识别粘虫取食后,在转录、蛋白以及次生代谢产物层面,如何进行有效的抵御,为玉米品种改良及新品种培育提供了大量的候选基因、蛋白和代谢物的基础数据。(Plant, Cell&Environment
 
 
突变大蒜基因的表达赋予水稻纹枯病抗性
 
水稻纹枯病由立枯丝核菌造成,是水稻的灾难性疾病之一,造成水稻显著减产。以往报告显示甘露糖结合大蒜叶片凝集素(mASAL)的突变品种对立枯丝核菌有强烈的抗真菌活性。研究人员评估了mASAL基因在水稻中的抗真菌性。通过土壤农杆菌介导的转化,mASAL在籼稻品种cv. IR64表达。转基因植物的分子分析证实mASAL基因的存在和稳定整合。各种植物组织的分析证明mASAL的表达。抗立枯丝核菌转基因品系的活体生物测定显示,纹枯病致病指数平均下降55%。这项研究表明了mASAL基因修饰水稻以获得纹枯病抗性的可能性。(BMC Biotechnology
 
 
番茄原系统素在烟草中的表达增强烟草的葡萄孢菌抗性
 
番茄系统素是帮助植物抵御害虫的一种多肽激素。番茄原系统素的同系物在其他茄科植物中也存在,但烟草除外。而且,番茄系统素的外用不会引起烟草应答。以往的研究显示,番茄原系统素全长cDNA在烟草中的表达增强了植物病原真菌的抗性。研究人员评估了系统素序列的关联。研究小组生成了表达缺失系统素序列区域的原系统素突变的转基因烟草。分析显示缩短版原系统素的组成型表达改变了烟草叶片的蛋白质组学图谱,提高了植物对葡萄孢菌的抗性。全长与缩短版原系统素的表达造成的重叠显示这些改变发生在系统素序列缺失时。(Plant Cell, Tissue and Organ Culture
 
 
番茄PSLTIR1过表达改变果实贮存寿命
 
植物生长素抑制剂释放植物生长素应答因子(ARFs),调节下游基因转录过程的生长素应答改变。为了理解植物生长素在果实发育中的作用,圭尔夫大学研究者表征了李子生长素受体PslTIR1。研究团队利用番茄研究PslTIR1过表达相关改变。研究发现PslTIR1在叶片和果实发育中是生长素信号的正向调节子,这由转基因番茄的全叶形态与野生型对比而证明。而且,转基因番茄植物产生无籽果实,这是生长素高敏感性的特征。伴随果实成熟而生成的乙烯在转基因体中没有显著改变。但是,几个参与细胞壁降解的蛋白的编码基因被上调,增强水果软化率,使转基因番茄的贮藏寿命变短。研究揭示PslTIR1在调节叶片形态、果实发育和果实软化相关成熟中的作用。这表明生长素加速果实软化,与乙烯无关。(BMC Plant Biology
 
 
研究人员发现植物拥有短期记忆
 
研究显示植物能记住一些事件,例如干旱,所以当未来面临相似情况时植物知道如何生存。在新研究中,研究团队报告,不仅更加了解这种记忆过程如何发生,还有条件改变时植物如何重置那些不再有用的记忆进而消除这些记忆。研究人员发现植物若要产生记忆,必须生成一种蛋白质,可以影响关乎其后代的自身DNA。这个过程称为RNA衰退,DNA链在被翻译成蛋白质之前转录成RNA。RNA衰退过程控制RNA分子转换成蛋白质的数量,任何阻碍都会阻止记忆形成,表明以往记忆可能消除的途径。该过程很重要因为保持记忆需要消耗植物资源。研究团队指出一些植物也有短期记忆,与DNA或RNA无关,但是仍然有待研究。(Science Advances
 
 
利用CRISPR/Cas9构建转基因绵羊
 
绵羊是一种重要的经济动物,生产性状已成为了绵羊育种的主要方向。特异组织或细胞类型表达报告基因的转基因动物是有价值的实验工具。Rosa26基因可以在几乎所有的生物体中编码一种非必需的核RNA,因而成为了外源基因插入的一个热点。研究人员描述利用一种携带tGFP序列的供体载体,在绵羊基因组Rosa26位点精确、有效地实现了CRISPR/Cas9介导的靶向性插入,成功地将外源性tGFP (turboGFP)基因整合到了靶基因中。由于其简单、设计灵活且高效,CRISPR/Cas9介导的基因敲入将成为构建转基因绵羊的一种标准方法。(Scientific Reports
 
 
人类基因组中再次发现病毒DNA序列
 
一项新的研究在人类基因组中发现了19个特殊DNA片段——它们来自古老的病毒,这些病毒在成千上万年前感染了我们的祖先,并从此“潜伏”在人类的DNA中。新发现的DNA片段中有一个甚至包含了一种病毒的完整基因信息。这个完整的病毒基因组出现在X染色体上,并被命名为Xq21。这一发现是对全球2500人的全基因组进行分析的结果,也是科学家在人类基因组中发现的第二个完整的病毒基因组。为了寻找这些新的DNA片段,科学家还确认了近年来由其他研究团队在人类基因组中发现的另外17个病毒DNA片段。这些来自古老病毒的DNA片段随着人类的繁衍生息复制并遗传下来,最终出现在现代人类的基因组中。事实上,我们所认为的“人类”DNA中,有8%的来自病毒。有些内源性逆转录病毒序列已经被人体接受并发挥一定的作用。比如,有一种内源性逆转录病毒序列可以帮助孕妇在胚胎周围形成一种细胞层,以防止母亲血液内的毒素进入胚胎。(PNAS)
 
 

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