生物技术前沿一周纵览(2016年10月7日)

2016-10-07 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 发现植物开花基因的调控机制

 
已知植物开花受到FLOWERING LOCUS C (FLC)基因抑制。在寒冷的温度中,包裹该基因的蛋白质逐步被修饰,因此导致基因表达被关闭,最终使植物从“生长”阶段转换到“开花”阶段。导致FLC基因被关闭的调节因子虽然被认识到,但是科学家一直不知道这些调节因子是如何鉴定其正确靶点的。最新研究中,研究人员研究了一组变异植株,并发现其中一种无法正确感知寒冷。进一步追踪变异发生的起点,发现是FLC基因中的单碱基对发生改变,由此成功地鉴定出VAL1蛋白如何识别FLC基因中的DNA序列。正因为变异株中无法进行上述识别,FLC基因没有被关闭,因此植物不能正确响应寒冷。(Science
 
 
揭示拟南芥WRKY转录因子调控植物开花诱导的分子机理
 
WRKY转录因子是植物特有的一类蛋白质,在模式植物拟南芥中一共有74个成员,其主要功能是参与调控植物逆境胁迫反应。目前的研究表明,除了调控植物逆境胁迫外,WRKY转录因子还参与调控植物发育过程。研究发现,拟南芥WRKY12和WRKY13分别正调控和负调控植物在短日照条件下的开花,WRKY12基因突变导致植物开花延迟,而WRKY13基因突变使得植物开花提前。分子生物学及生物化学证据表明,WRKY12及WRKY13能够结合到花诱导信号基因FUL基因的启动子区域,进而直接调控FUL基因的表达。进一步研究表明,植物激素赤霉素(GA)信号途径的关键抑制子DELLA蛋白能有效地与WRKY12和WRKY13相互作用形成蛋白复合物,并影响它们的转录激活功能。该研究证实WRKY12和WRKY13功能通过相互拮抗的方式参与调控赤霉素介导的植物开花诱导。(Molecular Plant
 
 
异淀粉酶影响小麦淀粉组成
 
水稻、玉米、大麦中缺乏异淀粉酶1 (Isa1)活性会影响胚乳淀粉的组成。研究人员研究了这一缺陷对硬质小麦的影响。研究人员利用RNA干扰技术减少了硬质小麦中的Isa1,然后分析转基因植物的胚乳。胚乳的多糖含量在很多方面不同于野生型。淀粉含量减少,而植物糖原和β-葡聚糖含量增加。支链淀粉链长度和支链淀粉精细结构的分布也发生了改变。转基因胚乳中的支链淀粉在经过盐酸处理后更容易水解。这项研究的结果表明,Isa1在硬质小麦支链淀粉的合成和内部结构决定中起着重要作用。(Plant Science
 
 
大麦主要病原菌的测序
 
大麦柱隔孢叶斑病病原菌(Ramularia collo-cygni)存在于大麦植物细胞之间,数周内不会引起症状。当植物内部条件发生变化时,它就会变得有感染性,并分泌毒素。目前对致病机制尚未知。研究人员对R. collo-cygni的基因组进行了测序和研究,发现了大量可能参与分泌有毒化学物质和蛋白质的基因。基因组数据还支持当前关于真菌进化的观点。科学家们证实,该真菌与其他一些植物病原菌划分在同一分支内,与小麦叶枯病菌Zymoseptoria tritici的亲缘关系较近。他们发现了使真菌逃避植物免疫系统的共同基因。(BMC Genomics
 
 
利用小RNAs进行谷物育种
 
研究人员一直尝试各种植物育种策略来进一步加强谷类植物的产量和抗性。小RNAs(sRNA)是能够调控基因的小分子,在植物细胞适应胁迫中起作用。现在研究人员已经引入“SMARTER”谷物育种,即小RNA介导的在表观遗传学调控中的生殖目标适应,正是利用了小RNAs能够改变基因表达这一能力。研究人员使用小RNAs来控制植物发育中的生殖和生理性状,如开花时间、分枝、根形成等,还可以在高产和抗逆性性状开发中利用这种小RNA介导的途径。(Trends in Plant Science
 
 
寡核苷酸介导的植物基因组编辑技术
 
研究人员报告了一种寡核苷酸定点突变技术,可精确地编辑植物基因组。该技术利用单链寡核苷酸(ssODN),在由DNA双链断裂试剂生成的DNA链损伤处进行基因组编辑。该研究以拟南芥为研究对象,把单链寡核苷酸引入到糖肽类抗生素腐草霉素(非特异性DNA双链裂解物)处理的原生质体中,获得了高效率的精确地目标基因组编辑。通过TALENs或CRISPR / Cas9同时用单链寡核苷酸(ssODN)和一个特定位置DNA双链裂解物,与单独用DNA双链裂解物处理相比,产生目标基因组编辑的效率更高。随后研究人员试验了将单链寡核苷酸(ssODN)和CRISPR / Cas9相结合,通过编辑5'-ENOLPYRUVYLSHIKIMATE-3-PHOSPHATE SYNTHASE (EPSPS)基因来开发一种抗除草剂亚麻(Linum usitatissimum)。该编辑发生的效率较高,无需经过筛选,该团队就可以用被编辑的原生质体再生整个植物,植物再通过抗草甘膦喷雾试验进行筛选。对后代的分析表明EPSPS编辑符合预期的孟德尔分离定律。(Plant Physiology
 
 
发现动物耐药基因
 
碳青霉烯类抗菌药是人医临床治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染最重要的抗菌药之一,一旦碳青霉烯类药物失效,粘菌素可作为有力补充,用作治疗多重耐药阴性菌感染的最后一道防线。但是,近几年来,随着这两类药物在临床上的广泛使用,细菌再一次突破了这两道防线。研究人员在持续的耐药性监测过程中,从一只患病的宠物猫中分离一株对碳青霉烯和粘菌素同时耐药的大肠杆菌,并同进一步的分子生物学研究发现,这株大肠杆菌同时携带blaNDM-5和mcr-1两个耐药基因,且两个基因同时位于一个可接合转移的杂合质粒中。基于此,研究人员提出了杂合质粒形成的模型,为后续进一步研究相似的杂合质粒提供了可行的范本。(Nature Microbiology
 

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