生物技术前沿一周纵览(2016年6月24日)

2016-06-24 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 水稻中过表达一种pH敏感硝酸盐转运蛋白可提高作物产量

 
水稻是全世界最重要的粮食作物之一,占全球谷类作物种植面积的1/3,世界上约有50%的人口以稻米为主食。当前,提高水稻产量已成为水稻遗传育种学家的重要课题。在植物中,胞质pH值的变化范围为7.3~8.0。两种氮(N)形式硝酸盐(nitrate)和铵(ammonium)的总量和比值决定了细胞pH。在植物中,韧皮部是对营养物质、mRNA和信号传送极为重要的组织,就像神经网络那样发挥作用连接芽和根。韧皮部pH稳态对于维持整株植物的生理平衡及组织的运输与信号传导功能均非常重要。研究人员报告称发现水稻硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.3被转录成表达比率有着自然差异的两种剪接形式。一种剪接形式OsNRT2.3b定位在细胞质膜上,主要表达于韧皮部中,OsNRT2.3b在胞质侧有一个调控基序,通过一种pH值感知机制发挥作用开启或关闭了硝酸盐转运活性。在水稻中高水平表达OsNRT2.3b可提高植物的pH缓冲能力,提高N, Fe和 P摄取。在田间试验中,提高OsNRT2.3b表达将谷物产量和氮利用率(NUE)提高40%。这些结果表明,水稻硝酸盐转运蛋白OsNRT2.3b感知pH值对于植物适应变化的氮供应形式极为重要,并为改善氮利用率提供了一个靶点。(PNAS
 
 
发现水稻遗传转化中选择标记新基因
 
EcPMI基因被广泛用作甘露糖(Man)选择标记遗传转化系统的选择标记基因。研究人员从小球藻和水稻中分离得到PMI基因,评估了小球藻和水稻PMI基因的体外同工酶活性,比较了它们与EcPMI的性能,从而研究这些基因是否可以作为选择标记基因。研究人员将有活性的PMI基因分别构建成双元载体作为选择标记基因,然后用农杆菌转入水稻中。在籼稻、粳稻中发现了积极的结果,PMI基因与EcPMI基因发挥的作用相似。此外,研究人员使用植物PMI基因作为选择标记基因将一个感兴趣的基因成功转入到水稻中。根据研究结果,编码活性酶的PMI基因在植物中非常常见,可以被用作同源转基因工程中的遗传成分。(Nature Scientific Reports
 
 
种植水稻新起源发现
 
水稻栽培历史悠久。研究人员最近发现了最古老的驯化水稻证据,进一步阐述了水稻驯化的起源和人类农业活动的历史。研究人员在长江下游的一个沟渠中发现了古代驯化水稻的碎片。大约30%的水稻植株材料并非野生的,显示出栽培水稻的迹象。这些水稻仍然有粳稻的特点,该发现首次证实了水稻生长在中国这一地区。研究结果表明大约9000年前在中国的长江流域即出现了最早的家养水稻。(Scientific Reports
 
 
亚洲玉米螟寄生虫对Bt毒素不敏感
 
研究人员调查了携带Cry1Ac蛋白的Bt玉米对腰带长体茧蜂(Macrocentrus cingulu)的影响,它寄生于亚洲玉米螟中。间接生物测定的结果表明,当用纯化的Cry1Ac喂食有M. cingulum寄生的Cry1Ac敏感型玉米螟时,寄生率、茧重量,每个寄主拟寄生后代的数量明显减少,而对M. cingulum的生命表参数没有显著影响。这些结果表明,在Cry1Ac敏感型寄主检测到的有害影响是由于寄主受到损害。另外,当用或者不用Cry1Ac喂食M. cingulum成虫时,直接生物测定显示其生命表参数没有区别。这些发现表明M. cingulum对超过存在于Bt玉米地里浓度水平的Cry1Ac不敏感。(Insect Science
 
 
揭示棉花缩叶病Multan病毒(CLCuMuV)与植物的互作
 
植物病害通常通过病毒蛋白和宿主因子之间的相互作用而完成。双生病毒(Geminiviruses)是一组感染植物的DNA病毒,其中一些包含一个卫星分子(betasatellite),称为DNAβ。棉花缩叶病Multan 卫星分子(CLCuMuB),可导致棉花卷叶病(CLCuD),这是亚洲棉花生产的一大制约因素。棉花缩叶病Multan病毒(CLCuMuV)是其中一种病毒,能够感染棉花和其他许多植物,包括本氏烟。研究人员发现,棉花缩叶病Multan病毒 (CLCuMuV)使用其唯一的卫星分子编码蛋白βC1,来调控植物的泛素化途径,以进行有效的感染。CLCuMuB βC1可与NbSKP1相互作用,并中断NbSKP1s和NbCUL1之间的相互作用。NbSKP1s或NbCUL1的沉默可增强CLCuMuV基因组DNA的积累,并导致严重的植物疾病症状。βC1会削弱SCFCOI1的完整性,以及GAI(SCFSYL1的一种基质,可阻碍对茉莉酸JA和赤霉素GA的响应)的稳定性。此外,JA处理可减少病毒积累和症状。这些结果表明,CLCuMuB βC1可通过与NbSKP1s相互作用,抑制SCF E3连接酶的泛素化功能,从而增强CLCuMuV在植物中的感染症状诱发。(PLoS Pathogens
 
 
解析长芒苋抗除草剂机制
 
20世纪90年代早期PPOs在大豆生产上被广泛使用,但当抗农达作物出现后,大多数农民转而在杂草萌发之前使用草甘膦与PPOs施用于土壤。当草甘膦对杂草不起作用后,农民又重新用PPOs控制萌发后的杂草,但他们惊奇地发现,PPOs不再对某些田间的杂草起作用。研究人员研究了杂草的抗PPOs机理,发现了一个不同的突变。与单个核苷酸的变化不同,他们发现3个核苷酸被删除。这种突变可能发生是因为3个核苷酸序列重复,这种重复只是在杂草遗传密码中正确的地方碰巧发生。研究团队查看了相关苋属植物的基因序列,未发现这种重复,但在长芒苋的遗传密码中发现了重复。因此可以预测,长芒苋很快就会产生PPOs耐药性。(Pest Management Science
 
 
发现抑制减少苹果对白粉病的易感性的基因
 
白粉病(PM)抗性品种对苹果可持续生产非常重要,白粉病的病原菌为Podosphaera leucotricha。可以通过敲除易感性S基因的获得抗性,它们可以从MLO基因家族成员中挑选出。候选基因包括MLOS基因MdMLO11MdMLO18MdMLO19,研究人员发现它们在感染白粉病的植株中表达上调。最新研究表明,MdMLO19基因抑制使白粉病感染减少75%,而单独的MdMLO11基因抑制或与MdMLO19结合的基因抑制,没有导致感染减少或额外的敏感性降低。在拟南芥中的实验排除了MdMLO18对白粉病易感性的作用。MdMLO19在苹果白粉病易感性中发挥着重要作用,它的基因抑制诱发一个非常显著的抗性水平。(Plant Plant Biotechnology Journal
 
 
《自然》杂志出特辑分析中国科研轨迹
 
英国《自然》杂志6月23日推出中国特辑,用大量的数字、图表、评论和分析文章为读者描绘了中国科研的现状和近年来迅速发展的轨迹。中国国家自然科学基金委员会主任杨卫在该特辑题为《加强中国基础研究》的评论中表示,中国必须提高基础研究质量,正确看待科研诚信问题。日本理化研究所发育生物学研究中心干细胞政策研究员道格拉斯·赛普和中国科学院广州生物医药与健康研究院院长裴端卿表示,与普遍的看法不同,中国在伦理敏感的生命科学领域的管理经验值得世界借鉴。随着中国逐渐在全球创新中获得领先地位,许多国家开始看重中国的科研力量。《自然》杂志数据显示,2012年至2015年间,中国的科研论文发表数量增加了一倍,排名世界第二,仅次于美国。中国科学院在世界优秀科研机构排行榜中排名第一,超过了哈佛大学和法国国家科研中心。(Nature
 
 

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来源:基因农业网

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