生物技术前沿一周纵览(2016年5月27日)

2016-05-27 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 发现可提高大豆种子叶酸含量的基因

 
主要作物的叶酸生物强化是对抗维生素缺乏的有力方法。科学家正在致力于通过修饰叶酸前体蝶啶的路径来提高叶酸(又名维生素B9)在普通大豆中的含量。拟南芥GTP环化水解酶I基因(AtGchI)被分离出来,并在三种普通大豆栽培种中表达。AtGCHI的种子特异过表达引发转基因品系中蝶啶的显著增强。蝶啶的提高导致原始种子中更高的叶酸水平。过表达也触发了PABA水平的提高,这是另一种叶酸前体。这也许由一个独立、仍然模糊的机制所引起。(Plant Biotechnology Journal
 
 
胡萝卜的完整基因组被破译
 
胡萝卜和生菜与芹菜属于植物中的一大类,这类作物是全世界饮食中的重要组成部分,但是此类植物的基因组之前还没有被发表过。研究人员使用一根胡萝卜的DNA组装了一个高质量的参照基因组,他们确认了32113个基因,分布在9条染色体上,赋予胡萝卜抗虫性、抗病性、各种颜色的类胡萝卜素和其它特征,当中有10530个基因是胡萝卜特有的。接下来他们对35个不同的胡萝卜样品和亚种进行了测序,包括野生种和栽培种,以了解胡萝卜被驯化的模式。科学家把胡萝卜的基因组序列和其他植物基因组进行了比较,来确认胡萝卜的祖先何时与葡萄、猕猴桃与西红柿在演化上分道扬镳的。最后,他们在胡萝卜根部发现了一个负责积累维生素A前体的基因,这个基因让胡萝卜能积累特别多的β-胡萝卜素。研究者表示,这些信息不仅可以用来帮助胡萝卜育种者改善胡萝卜的营养价值,还能用来改善其他多种作物的营养价值。(Nature Genetics
 
 
脱落酸和蔗糖在果实成熟中的作用
 
脱落酸和蔗糖在水果成熟中发挥作用,但对该信号通路的作用机制仍然知之甚少。研究人员对ASR转录因子进行了研究,该转录因子参与草莓和番茄中的脱落酸和蔗糖信号通路。现已在番茄中鉴定了4个ASR亚型,在草莓中鉴定了1个ASR亚型。所有的ASR亚型都包含ABA胁迫和成熟诱导蛋白,以及水分短缺胁迫应激蛋白,所有ASR亚型在果实发育中表达量都提高。研究发现ASR基因的表达受到蔗糖、ABA、茉莉酸和吲哚乙酸的影响。当过表达时,ASR基因促进了果实软化和成熟,而RNA干扰延迟果实成熟,影响果实的生理变化。这可能是由于ASR基因表达的变化影响成熟相关基因的表达。这项研究为阐明ASR在脱落酸和蔗糖调节番茄和草莓果实成熟的信号通路中发挥的作用提供了依据。(Plant Biotechnology Journal
 
 
研究揭示油菜雄性不育调控分子机理
 
油菜是全球最重要的油料作物之一,杂种优势利用是提高油菜产量的重要途径。目前对于油菜雄性不育调控分子机理的研究还非常初步。Yi3A是我国20世纪70年代发现的细胞核雄性不育系,曾选配出多个油菜杂交种,并在生产上推广。该雄性不育系统的恢保关系受MS5位点的三个复等位基因控制,其中MS5b为雄性不育基因,MS5a为育性恢复基因,MS5c为育性保持基因,但是对其育性调控的分子机理尚缺乏足够的细胞学与遗传学证据。研究人员最新发现MS5基因通过调控性母细胞减数分裂进程,影响配子发育,最终控制植株的育性。该基因编码一个功能未知的特异蛋白,在芸薹属之外其他物种中找不到明显的同源蛋白。而MS5三个复等位基因所导致的育性差异是通过调节功能蛋白表达水平来实现的。相关研究初步解释了油菜MS5基因调控育性的分子机制,一方面为解析减数分裂调控的分子机理提供直接证据,亦为该雄性不育系统的广泛应用奠定理论基础。(Plant Cell
 
 
解析叶绿体分子伴侣素
 
光合作用固碳关键酶Rubisco的折叠组装依赖于叶绿体分子伴侣素Cpn60(Hsp60的一种)。研究人员经过对衣藻不同类型的Cpn60顶端区进行筛选和比较发现:该区不仅显著影响分子伴侣素的ATP酶活,而且α型顶端区对RbcL的结合能力是β型的三倍,但却只有β型顶端区能够与辅伴侣进行有效互作。通过解析 CPN60α和 CPN60β1 两种类型的顶端区晶体结构(分辨率分别为 1.75 Å 和 1.5 Å),结合大量同源序列分析,锁定第 203、235 和 241 三个氨基酸位点。进一步研究证明了它们在亚基功能分化中的关键作用。同时以异源寡聚体CPN60αβ1β2为模型进行试验,揭示了Cpn60不同亚基顶端区的协作分工雏形。以上研究成果首次凸显CPN60α顶端区所具有的独特优势,对分子层面认识并优化叶绿体蛋白内稳态,进而改良光合作用效率具有重要的参考价值。(Molecular Plant
 
 
欧洲的害虫还未对Bt玉米产生抗性
 
西班牙是欧盟唯一一个持续大规模种植Bt玉米的国家。虽然自1998年以来一直种植Bt玉米,Bt玉米的主要目标昆虫玉米螟还没有产生抗性。西班牙生物学研究中心(CIB)的研究人员开展了一项研究调查其中的原因。研究人员使用进化模型评估了可能发展或推迟抗性的因素。结果表明,最初采用率低和欧盟决定用MON 810 Bt玉米取代176品种是推迟抗性进化的关键因素。研究结果还表明,如果庇护所合规继续保持目前的90%,Bt玉米可以持续在西班牙东北部种植至少20年而不会出现抗性。(PLoS One
 
 
Bt蛋白没有影响蜜蜂生存
 
抗虫作物是重要的转基因作物之一,已得到广泛种植。Bt蛋白是否会影响非靶向昆虫备受关注。研究人员在可控实验室条件下,将工蜂暴露于不同浓度Cry1Ie毒素(20, 200或20,000 ng/ml)进行研究。作为阳性对照,另一些蜜蜂暴露于亚致死浓度的吡虫啉,这是一种昆虫神经毒素。结果显,示Cry1Ie毒素对年轻成年蜜蜂的生存、花粉消耗或学习能力没有风险。另一方面,相对比暴露于Cry1Ie的实验组,暴露于吡虫啉的蜜蜂的学习行为以及花粉消耗都有改变。(Journal of Economic Entomology
 
 
开发出基于CRISPR-Cas9的成像系统
 
CRISPR-Cas9原本是细菌在漫长的进化史中演化出的重要防御机制。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在sgRNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点,将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。现在CRISPR-Cas9基因组编辑系统的应用延伸到了基因敲除、删除、染色体重排、RNA编辑、全基因组筛选等众多领域。研究人员用病毒RNA和sgRNA生成了嵌合转录本。这种转录本与缺乏剪切活性的Cas9共表达,可以把荧光标记的病毒RNA结合蛋白招募到基因组指定位点。为了证实CRISPR成像技术的效率和灵活性,研究人员同时标记了小鼠染色体12的两种卫星序列,以及不同的基因组位点。这是一种快速、稳定的低背景成像技术,可以用来追踪染色质互作动态和验证表观遗传学过程。该系统能够精确观测基因组位点和细胞核结构,揭示细胞核改变在基因表达调控和其他细胞过程中的重要作用。(Nature Communications
 

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