生物技术前沿一周纵览(2016年9月9日)

2016-09-09 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 异源多倍体芥菜型油菜的基因组序列公布

 
油菜在植物分类上属于十字花科芸薹属(Brassica genus),是世界广泛种植的油料作物。这类植物拥有三个二倍体基因组和三个异源多倍体基因组。迄今为止,人们还不清楚油菜如何通过多倍性进化出重要的农业性状。研究人员使用鸟枪和单分子测序数据组装了芥菜型油菜的基因组,生成了基因组和遗传图谱,最终发布了异源多倍体芥菜型油菜(Brassica juncea)的基因组序列。研究发现,芥菜型油菜和甘蓝型油菜(Brassica napus)的A基因组有各自独立的来源。(Nature Genetics
 
 
水稻产量性状杂种优势的全基因组解析
 
杂交子一代在生长势、适应性、产量、抗性、品质等方面优于双亲的现象在生物学中被称为杂种优势。根据杂种优势的原理,育种学家通过有效的杂交配组可以实现农产品产量的显著提高。最新研究通过对1495份杂交稻品种材料的收集几乎包括了绝大部分中国杂交稻优良品种以及对17套代表性遗传群体进行基因组分析和田间产量性状考察,全面、系统地鉴定出了控制水稻杂种优势的主要基因位点,分析了纯合基因型(父本或母本基因型)和杂合基因型(父/母本性)的遗传效应,详细剖析了三系法、两系法杂交稻和亚种间杂交稻杂种优势的遗传基础,最终解析了水稻杂种优势的分子遗传机制。这些发现对推动杂交稻和常规稻的精准分子设计育种实践有重大意义。(Nature
 
 
如何提高光合作用效率的研究
 
光合作用是地球上最重要的生物化学反应,为地球生物提供赖以生存的物质基础。因此,提高光合作用效率,对有效利用太阳能、促进农业增产增收、加速工业CO2减排和资源化利用等,都具有重要意义。研究人员以光合放氧菌蓝细菌为研究模型,通过引入NADPH依赖型的脱氢酶,创建了只消耗NADPH而不额外消耗ATP的异丙醇生物合成途径。一系列光合生理和生化分析表明,引入NADPH消耗途径后,细胞生长明显加快,光合作用效率提高约50%,同时具有更高的细胞活性。同时发现,改造后蓝细菌的光饱和点提高一倍,表明其可以耐受更高光强,这对适应自然界中光强的剧烈变化具有重要意义。这一结果表明,还原力驱动的细胞全局代谢工程策略,比传统单一改造光反应或暗反应,可以更有效地提高光合作用效率,这一策略对改造真核生物的光合作用也具有参考价值。(Metabolic Engineering
 
 
解析植物磷酸盐调节信号通路的分子机制
 
植物进化出复杂的网络来应对生长环境中磷酸盐的不足。科研人员最近报道了拟南芥中葡萄孢菌诱导激酶1(BIK1)与植物对磷酸盐缺乏应答的关系。BIK1的表达是被磷酸盐饥饿诱导的,在磷酸盐饥饿环境中生长的植物的根部、颈部和叶片上都可以检测到该酶的活性,这说明BIK1的激活是对磷酸盐缺陷压力的应答。无BIK1活性的植物(BIK1植物)在根部和叶片中积累了大量的磷酸盐,并且主根短,须根和侧根发达。BIK植物在磷酸盐缺乏的环境中生长会出现花青素含量增加、活性氧降低和磷酸盐饥饿诱导基因的表达下调的现象。这些结果揭示BIK1是磷酸盐饥饿应答基因,其功能是在拟南芥中对磷酸盐平衡进行负调节。(BMC Plant Biology
 
 
揭示五价砷对植物的毒害机制
 
砷作为危害性位居首位的污染物,属于第一类致癌物质,广泛存在于自然界中,主要以五价氧化态砷酸盐(AsO43-)和三价还原态亚砷酸盐(AsO33-)的形式存在,其中五价砷酸盐可以通过磷酸盐转运蛋白进入生物细胞内。研究人员通过解析拟南芥的一个多磷酸肌醇激酶功能缺失突变体atipk1对砷胁迫的响应,深入了解了五价砷对植物的毒害机制。相对于野生型拟南芥,atipk1突变体植株中植酸含量明显降低,但具有更高的内源无机磷含量。由于无机磷和砷酸盐存在竞争性关系,增加外源磷可以提高植物对五价砷的抗性、减少砷的吸收;然而,内源无机磷含量较高的atipk1却对五价砷胁迫变得更加敏感,而且其抗性还存在砷价态的特异性。该研究表明植物内源磷代谢平衡和五价砷毒害之间存在密切关系,同时为深入探究砷的毒害机制与磷代谢的关系提供了新的视角。(Plant, Cell & Environment
 
 
研究揭示植物如何感受到电场
 
植物、动物和人类细胞都是以电信号来实现内部交流的。人类和动物的细胞利用电信号来驱动肌肉,而植物也同样会发送电信号,尤其是当其受到伤害或者受到昆虫的危害时。研究人员发现植物中钙离子通道可被钙离子和电场激活的,并确定了这一离子通道的表达基因。植物受到伤害时,该通道激活状态的植物体会一直处于警戒状态,并且对昆虫的威胁也是极度敏感的。(Plant Biology
 
 
水稻联会复合体相关蛋白研究进展
 
减数分裂过程中,联会复合体作为同源染色体间形成的特有结构,是区别有丝分裂与减数分裂的主要特征。不同物种间结构高度保守的联会复合体,为同源重组提供了框架平台,对于减数分裂的正常进行起着不可或缺的作用。研究人员在水稻中鉴定出一个新的联会复合体中央元件P31comet,在水稻减数分裂过程中,P31comet与横丝蛋白ZEP1共定位于联会复合体中央,并且P31comet与该实验室已报道的联会复合体中央元件组分CRC1相互作用,说明P31comet很可能通过CRC1参与水稻联会复合体组装。同时,P31comet基因突变会影响性母细胞DNA双链断裂的形成,表明P31comet又是一个同源重组的起始因子。相关研究为全面解析P31comet的生物学功能发挥了重要作用。(PANS

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