生物技术前沿一周纵览(2016年10月28日)

2016-10-28 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

开发具有抗性淀粉(RS)的水稻品种
 
抗性淀粉(RS)有预防糖尿病、减少腹泻、炎症性肠道疾病、结肠癌和慢性肾病、肝病发生的潜力。研究人员在水稻中确定了两个关键的淀粉合成酶基因,它们共同调节着RS的生物合成;确定了一个有缺陷的可溶性淀粉合成酶基因(SSIIIa),其负责RS的生产,并进一步表明,RS生产依赖于Waxya (Wxa)等位基因的高表达,这在籼稻品种中是很普遍的。由于饮食和生活方式的变化,全球2型糖尿病的发病率有显著的增加。食用抗性淀粉(RS)含量高的食物,可以帮助控制糖尿病,因为其可被小肠缓慢的消化和吸收,从而降低餐后血糖和胰岛素反应。RS含量高的食物也有预防病原体感染、腹泻、炎症性肠道疾病、结肠癌和慢性肾脏、肝脏疾病的潜力。摄食RS可以增加饱腹感,减少热量的摄入,有助于体重管理。因此,改善食物中的RS含量和性能,是一个重要的目标。这些研究结果有望应用于选育出热米饭中具有改良RS的水稻品种,对于理解其他主要谷物作物中的RS生物合成,也具有重要的意义。(PNAS
 
 
赤霉素参与水稻穗型调控新机制
 
作为一种重要的复杂农艺性状,水稻穗型一直以来是提高水稻产量的主要育种改良目标,其中以每穗粒数尤为重要。水稻穗粒数的发育则受到穗原基活性的调控。细胞分裂素和KNOX家族转录因子被报道在水稻穗原基活性的调控中起到至关重要的作用。近日,研究人员克隆到了一个控制水稻穗粒数性状的QTL, GNP1。相较于近等基因系NIL-GNP1LT,NIL-GNP1TQ具有约56%的总穗粒数增加和约28%的实粒数增加。穗粒数的增加主要归因于次级枝梗数目的增加,并最终导致了NIL-GNP1TQ在多地小区试验中稻谷产量增幅5.7~9.6%,表明GNP1在作物高产育种中有应用价值。遗传分析验证了该基因作为一个赤霉素合成相关基因,GA20ox1对水稻穗粒数表型有贡献。对该基因的功能分析表明在水稻穗部性状发育调控过程中赤霉素也发挥着重要的作用;进一步的分析揭示了KNOX家族转录因子介导的赤霉素和细胞分裂素参与水稻穗部性状发育调控信号间的再平衡机制。该研究为穗部性状发育的复杂调控机理研究提供了新思路,也为高产育种提供了新策略。(PLoS Genetics
 
 
水稻穗粒数受赤霉素调控
 
每穗粒数是水稻改良的一个有价值的农艺学性状,受到生殖分生组织活性的极大影响。反过来,这种活性受到转录和植物激素调节因子的控制,特别是KNOX蛋白和细胞分裂素。然而,由于植物激素调节因子之间串扰的复杂性,GAs在水稻这些过程中的作用以及调控网络如何起作用,还鲜为人知。近日,科学家在水稻中确定了一个新的GA生物合成基因,并展示了其在改善粒数和粮食产量中的作用。该研究还指出,KNOX介导的细胞分裂素-GA活性再平衡机制,调节着花序分生组织的发育和维护过程,从而为高产水稻的育种提供了一种可能的工具。(PLoS Genetics
 
 
光敏色素控制植物响应温度及光的遗传开关
 
温度一直影响着植物的生长。近日研究人员发现,植物利用光敏色素的分子白天探测光,黑暗中实际上改变了它们的功能,变成为细胞温度计来测量夜晚的温度。这表明光敏色素控制着响应温度以及光的遗传开关,来指示植物的发育。由于气候的不断变化,天气和温度变得更加不可预测,因此,发现这种光感应分子兼作为植物细胞内的温度计,可以帮助我们培育出更坚强的作物品种。加之人口的逐年增加,据估计,到2050年农业产量将需要翻倍,但气候变化是这个目标的主要威胁,如果利用主要作物(如小麦和水稻)对高温的敏感(每升高一摄氏度,热应力可使作物产量降低10%),有可能加速作物的育种,使它们对热应激和气候变化具有灵活的应变能力。(Science
 
 
科学家揭示植物细胞大小和形状的调控机制
 
植物细胞的大小和形状对于细胞的生物学功能乃至器官的整体形状及大小具有非常重要的意义。表皮毛作为大部分植物地上部分表皮组织特有的结构,由于其起源和发育简单且易于观察,已成为从单细胞水平研究植物细胞发育的模式。细胞学的研究表明细胞骨架的动力学等参与调控表皮毛的细胞大小和形状,然而其调控的分子遗传机制有待进一步解析。研究人员以单细胞表皮毛为模式,通过遗传筛选鉴定了表皮毛细胞叉数降低、大小和形状改变的tcs1突变体。TCS1编码了一个新的微管结合蛋白。微管聚合实验表明 TCS1可以促进微管的聚合,参与调节微管的稳定性,从而决定细胞大小和形状。TCS1与微管马达蛋白KCBP直接互作,并作用在同一遗传途径调控细胞的大小和形状。该研究以单细胞表皮毛为模式,发现了一个新的微管结合蛋白TCS1,TCS1与微管马达蛋白KCBP复合体互作,从而调控植物细胞大小和形状的新机制。该研究成果对于解析细胞形态建成的分子遗传机理具有重要的意义。(PLoS Genetics
 
 
tcd5影响水稻中低温叶绿体发育
 
植物的光合作用产物是食物的最终来源。叶片是植物进行光合作用的主要器官,而叶绿体是高等植物光合作用的主要场所。叶色突变体是一类与植物光合作用直接相关的突变体。研究人员通过筛选水稻钴60射线突变体库,获得多个水稻叶色突变体,发现了一个影响水稻低温叶绿体发育的关键基因TCD5,tcd5突变体表现为在低温条件下(20℃)叶片白化、高温条件下(32℃)叶色恢复正常的表型。这表明在低温条件下有特定的因素调控叶绿体的发育。研究发现,在20℃下,tcd5中叶绿体和质体发育受损,类囊体膜在mid-p4阶段停滞。通过图位克隆和之后的互补和敲除实验,研究人员发现loc_os05g34040基因控制tcd5表型。该基因编码保守的质体定位的单加氧酶家族蛋白,在双子叶和单子叶植物之间tcd5功能是保守的。(Journal of Experimental Botany
 
 
植物微卫星DNA发掘与应用基础平台
 
 微卫星DNA,也称为SSR,是涉及许多重要生物功能的基因组成分。研究人员开发了一套便捷高效的微卫星DNA位点鉴定及分子标记开发流程,对截至目前已完成基因组测序的110个植物进行了鉴定,已发掘微卫星DNA位点超过2600万个,并为每个位点开发了3对引物。用户可获取目标物种有用的微卫星DNA位点和引物信息,以及每个位点所属物种、位置、起止、类型、大小以及序列信息。用户可以利用数据库进行微卫星DNA位点在线鉴定及分子标记在线设计。该数据库还提供了多种检索方式和下载功能,所有数据和分析结果都可下载。(Nucleic Acids Research
 

 

 
 

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