生物技术前沿一周纵览(2016年7月1日)

2016-07-01 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 揭示水稻细胞内生长素运输调控机制

 
生长素是植物体内一类重要的激素,生长素的运输调控过程对维持植物的正常生长发育具有重要影响。通过对构建的水稻RNAi突变体库的筛选,研究人员分离得到了一个影响水稻灌浆期茎秆长度的突变体。对突变体的进一步研究发现,突变体内发生表达下调的为一个未知功能的新基因OsCOLE1(OsCOV-LIKE 1),可影响水稻基部节间生长素的含量。该基因的同源基因在多种类型植物中均高度保守。亚细胞定位与组织表达水平分析结果表明,OsCOLE1定位于细胞液泡膜上,在水稻生长发育的各个阶段均有表达。通过结合酵母双杂交文库筛选,发现了OsCOLE1在细胞内的互作蛋白质OsCLIP (OsCOLE1-INTERACTING PROTEIN)进一步确定OsCLIP为水稻中一个全新的定位于液泡膜的生长素转运体。OsCOLE1通过与OsCLIP相互作用,直接调控OsCLIP对生长素的运输能力。本研究发现了一个新的液泡膜生长素转运体及其调控蛋白,首次在分子水平上揭示了存在于植物细胞液泡上的一种全新的生长素运输调控模式,进一步拓展了人们对于生长素运输过程的已有认知。(New Phytologist
 
 
多倍体水稻不育机制研究
 
MicroRNAs (miRNAs)通过抑制其靶基因来调控植物基因的表达,且在植物生殖中起着重要的作用。然而,目前关于同源四倍体水稻miRNA组分析的研究是相当有限的。研究人员运用小RNA测序对二倍体和多倍体水稻花粉发育过程中的miRNA组进行分析。结果表明,与二倍体水稻相比,四倍体水稻中共检测出172种差异表达的miRNAs(DEM),以及57种miRNA在同源四倍体水稻中特异性表达。在这172种DEM中,115种miRNA上调,61种miRNA下调。上调DEM的靶基因GO分析表明,它们的功能富集在减数分裂前间期的膜运输、减数分裂繁殖和单小孢子阶段的核苷酸结合。此外,在同源四倍体水稻的花粉发育过程中,发现了丰富的与转座因子相关的24 nt 的siRNA;但是,它们在二倍体水稻中的含量明显下降,表明24 nt的siRNA在花粉发育中可能发挥作用。本研究的结果为miRNA在同源四倍体水稻花粉发育过程中所起的作用,以及其与花粉不育性之间的关系提供了新的见解,为理解小RNA表达谱对多倍体的影响奠定了基础。(International Journal of Molecular Sciences
 
 
脱落酸参与调节植物侧根生长
 
脱落酸ABA是一种植物激素,调节着植物生长、发育和应激反应。PYR1/PYL/RCAR蛋白是ABA受体,通过抑制PP2Cs以激活SnRK2s而起作用,从而导致ABFs和ABA反应通路其他效应物的磷酸化作用。外源ABA可诱导侧根生长休眠,这可以通过敲除ABA受体PYL8,而得以持续。研究人员通过实验发现,相比较仅仅敲除PYL8而言,敲除另一个受体PYL9和PYL8都会导致ABA诱导的侧根生长休眠期更长,并减少了ABA对主要根系生长和侧根形成的敏感性。当存在ABA时,诱导PYL9的过度表达,可促进侧根伸长。pyl8-1pyl9双突变体延长了的休眠期,可通过外源IAA逆转。PYL9可能通过与MYB77和MYB44直接相互作用,而调节生长素应答基因。因此,PYL9和PYL8都会通过MYB转录因子,在ABA抑制后引起侧根的复苏。(Scientific Reports
 
 
巴西橡胶树基因组序列破解
 
天然橡胶是一种重要的工业原料和战略物资,因其良好的弹性、伸展性、抗撕裂、耐疲劳、耐老化等综合性能而具有不可替代性。在两千多种产胶植物中,巴西橡胶树因其产量高、品质好、易采集和持续生产周期长等原因成为天然橡胶几乎唯一的商业来源。研究人员绘制了橡胶树的基因组序列草图,覆盖了超过93%的表达基因,并找到了橡胶生物合成的特异性基因组区域。研究人员将其与大戟科中其他植物的基因组进行了比较,如木薯和蓖麻子,并发现它们共享一个大型的基因集群,超过12000个,几乎2000个基因家族对于橡胶树是特有的。(Scientific Reports
 
 
揭示动物适应性进化的第二套基因组学机制
 
动物具有对极端环境的适应性进化,以往针对高原适应遗传机制的研究大多数局限在动物自身遗传物质的变异,很少了解与动物宿主共进化的第二套基因组(即肠道微生物组)的重要贡献,特别是能量代谢方面。研究人员以第二套基因组为新的切入点,借助两对物种之间的全面系统的比较,来探讨同域动物适应极端环境的肠道微生物组机制。研究发现,经历长期自然选择并很好适应高原极端环境的牦牛(Yak)产生的短链脂肪酸显著高于黄牛,甲烷排放显著低于黄牛;同样的规律在经历短期人工选择适应高原的藏绵羊(T-sheep)与低海拔的普通绵羊之间被发现。进一步通过瘤胃微生物宏基因组测序分析,发现了牦牛和藏绵羊在短链脂肪酸合成代谢通路的基因显著富集,黄牛在甲烷形成通路富集。通过比较牦牛和黄牛瘤胃粘膜转录组发现,宿主和肠道微生物会发生协同进化。(Current Biology
 
 
化能固碳梭菌基因编辑系统建立
 
糖基原料一直是工业微生物发酵的主要碳源。一碳气体(如CO和CO2等)是重要的碳资源,其来源广泛。因此,构建能够高效利用一碳气体的固碳微生物并发酵转化为目标产物,对解决全球资源和能源问题及工业可持续发展具有重大意义。扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)是目前极少数接近工业应用的固碳微生物,可利用CO和CO2高效合成乙醇,但遗传操作系统尚不完善,分子元件尤为匮乏,因而无法被有效设计和改造。研究人员首先筛选鉴定了在C. ljungdahlii中适用的异源强启动子,以用于有效驱动酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)来源的Cas9蛋白以及向导RNA在该菌中的表达,并以此避免了使用其内源启动子所存在的非特异性重组的可能性。经对多个关键基因的测试,证明该系统可有效识别和切割靶序列,继而快速完成目标基因的删除,5天可完成,效率达到50%~100%。此外,通过在无选择压力下的传代培养,突变株中的外源质粒可以迅速消除,从而用于后续的基因操作。该基因编辑系统成功克服了现有扬氏梭菌遗传操作方法的不足,给这一重要工业固碳菌的研究提供了极大便利,并为后续建立更多的精细分子操作技术奠定了基础。(ACS Synthetic Biology
 
 
环形RNA可变剪接类型和调控研究
 
近年来的研究表明环形RNA在动物细胞内普遍存在,其中一些种类承担着重要的生物学功能。最新研究发现个别环形RNA并非完全由已知外显子组成,可能具有特殊的内部结构。相对于mRNA,环形RNA表达量低并与前者在基因组位置上有较大重叠,所以此前环形RNA的识别研究都集中在环形接合位点的检测上,而尚无高通量手段对环形RNA的内部结构和可变剪接进行全面探索。研究人员基于环形RNA接合位点测序读段对(back-spliced junction read pairs)的分段比对特征,进行了精确识别环形RNA外显子结构和可变剪接事件的研究。通过调查10种人类细胞系以及62种果蝇不同组织和发育时期样品中环形RNA内部结构特征发现,可变剪接事件在环形RNA内部普遍存在,在定位上具有明显的核内倾向,同时表现出组织和发育阶段特异的表达模式。特别是,可变剪接在相对丰度上与mRNA显著不同,并有较大比例的外显子在后者中不表达。通过生物信息学分析,揭示环形可变剪接涉及不同于mRNA的剪接因子,表明环形RNA可变剪接可能受到与已知机制不同的调控作用。该研究为环形RNA形成机制和功能的研究提供了新的角度。(Nature Communications
 
 

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来源:基因农业网

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