生物技术前沿一周纵览(2016年8月26日)

2016-08-26 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 水稻参考基因组发布

 
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。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。籼稻占据了全球水稻总产量的70%以上,在遗传上更加多样化。珍汕97(ZS97)和明恢63 (MH63)是籼稻亚种的两个主要的品种,是优质中国杂交水稻的亲本。本研究对ZS97和MH63进行了基于定位的测序。基因组序列被组装成237个(ZS97)和181 个(MH63)重叠群(contig),精度>99.99%,分别覆盖了它们90.6% 和93.2%预计基因组大小。比较分析这两个籼稻基因组揭示出惊人的结构差异,尤其是倒位、易位、有无变异(presence/absence variations,PAVs)和片段复制。大约42%的非转座因子相关基因在两个基因组之间完全相同。分析三种组织的转录组显示,1,059–2,217多个基因表达于杂交稻而非亲本中,由于亲本基因组之间的差异,杂交稻中的一些表达基因更加多样化。这两个公众可获取的高质量籼稻参考基因组,对于植物生物学和作物遗传改良将产生广泛的影响。(PNAS
 
 
发现水稻改良相关的4个新基因
 
水稻是全球重要粮食作物之一。来自日本一个研究团队采用全基因组关联分析(GWAS)方法代替农作物遗传学研究中使用的数量性状位点(QTL)方法,将其研究对象缩小到176种日本水稻栽培品系,包括神户大学多年保存的用于日本清酒酿造的86各品系。使用新一代测序技术,该团队获得了每个栽培品系的全基因序列,并发现了总数为493881的基于DNA的多态性。以这些结果为基础,该研究团队在12条水稻染色体中鉴定出了四个基因。1号染色体含有控制水稻花期的一个基因;4号染色体含有控制产生穗数、叶片呼吸和水稻谷粒数量的一个基因;8号染色体中的一个基因控制芒长(芒长对收获有影响),11号染色体中的基因控制花期、株长和稻穗长度。这项研究将有助于其他植物和动物基因的发现,并在解决人口增长造成食物短缺问题的解决中有所作用。(Nature Genetics
 
 
玉米抗旱基因克隆和功能研究取得进展
 
在全球范围内,干旱等自然灾害严重威胁玉米生产,严重时会造成大幅减产甚至绝收。因此,克隆玉米抗旱基因、改良玉米抗旱性是农业生产的迫切需求。研究人员利用全球不同地区的玉米自交系组成的自然变异群体,通过全基因组关联分析发现,83个遗传变异位点(解析至42个候选基因)与玉米苗期抗旱性显著相关。其中,最显著的位点位于第9号染色体上的ZmVPP1基因中,该基因编码一个定位于液泡膜上的质子泵-焦磷酸水解酶。研究人员通过对大量玉米自交系ZmVPP1序列的精细分析发现,在抗旱性强的材料中,ZmVPP1的启动子中含有一个长度为366-bp的DNA片段插入(InDel-379),该片段中含有3个干旱应答的MYB顺式作用元件,因而提高了ZmVPP1在干旱胁迫下的表达量。通过杂交和连续回交的方法,研究人员将抗旱材料的ZmVPP1基因导入干旱敏感的材料中,有效提高了玉米苗期的抗旱性。研究还发现,提高ZmVPP1的表达量可以促进根系发育、增加侧根数目、提高叶片的光合速率和水分利用效率,从而增强玉米的抗旱能力。在田间干旱缺水条件下,ZmVPP1过表达植株的产量显著高于对照植株,其产量受干旱影响较小。该研究对玉米抗旱性的遗传改良具有重要意义,为玉米抗旱新品种的培育提供了重要的基因资源和选择靶点。(Nature Genetics
 
 
研究获得具有抗旱特性的豆类
 
科学家一直在通过转基因手段提高豆类抗旱特性,其关键在于性状组合的策略。科研人员分析了36个耐旱优化的大豆株,它们被分成两组:节水型和耗水型。节水型品系的特点使得其可以长时间保水:气孔更少的开放,叶片小,生长速度适中,并且可以有效的将茎叶的碳转化构成果实的鞘和种子。这些遗传特性使得其适于种植在半干旱地区,例如美洲中部、非洲和墨西哥南部。耗水型品系具有发达深入土壤用于吸收水分的根系,使其更易生长。结合其对茎叶成分的高效再利用并用于鞘和种子的形成,使得这些品系可以在干旱条件下可以获得更多的种子。研究最终鉴定出具备较好抗干旱特性的基因类型。(Frontiers in Plant Science
 
 
在番茄中表达SLZFP2转录因子可操控开花时间
 
高等植物的开花受到复杂的信号网络调控。已知在拟南芥中,开花整合基因FLOWERING LOCUS T (FT)的转录受到十多个转录因子的调控。然而在番茄(Solanum lycopersicum)中,FT的同源基因SINGLE FLOWER TRUESS (SFT) 的转录调控一直不为人知。以前的研究表明,锌指转录因子SlZFP2的过表达影响番茄的开花和分枝。最新研究中,科学家通过过表达这一转录因子,鉴定出早期开花和高度分枝表型。过表达SlZFP2 后,在番茄叶中SFT的表达量增加,并且SlZFP2结合启动子的能力增强,这导致依赖于SFT的开花现象的加速。这一研究结果可用于植物形态和开花时间的遗传改良。(Plant Biotechnology Journal
 
 
生长素原位合成和叶边缘发育调控新机制
 
高等植物叶边缘发育是叶形态建成的最后步骤,其正常发育对于叶形态建成和叶片形状形成非常重要。研究人员针对磷脂酰肌醇信号作用及该途径与生长素互作调控植物生长发育方面开展了系统工作,研究发现II类磷脂酰肌醇-4-激酶PI4Kγ5的功能缺失体pi4kγ5-1呈现叶裂增强的表型,这是由于生长素促进的叶边缘突起处细胞分裂增加导致的,pi4kγ5-1的叶边缘生长素含量增加,PI4Kγ5与膜定位转录因子ANAC078相互作用并促进其蛋白剪切及入核,剪切入核的ANAC078直接抑制生长素合成相关基因YUC2和YUC4的转录及生长素的合成,维持正常细胞分裂和叶边缘发育。本研究不但阐明了磷脂酰肌醇信号调控生长素原位合成及细胞分裂的机制,也为膜定位转录因子剪切入核的调控机制提供了重要线索。(PLoS Genetics
 
 
与家畜肌肉发育相关长非编码RNA的研究
 
家养山羊(Capra hircus)是一种全球重要的经济动物,主要用于肉食的生产。揭示其骨骼肌形成和发育的分子机制,是至关重要的。肌肉的发育是一个复杂的过程,需要多因素的协同表达和相互作用。最近的一些研究表明,lncRNA在成肌分化和肌肉生成过程中起着至关重要的作用。研究人员使用Illumina HiSeq 2500平台,系统地鉴定和表征了山羊胚胎和产后山羊骨骼肌中的lncRNAs。总共确定了3981个lncRNA转录本,其中577个在不同发育阶段的骨骼肌RNA文库之间的成对比较中,是显著差异表达的。这些研究结果将为更好理解山羊lncRNAs的调控功能以及注释山羊基因组,提供了一种有用的资源,也有助于更好地理解哺乳动物的骨骼肌发育。(BMC Genomics
 
 

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