生物技术前沿一周纵览(2016年11月4日)

2016-11-04 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 活性氧参与镧诱导的主根生长抑制 

稀土元素 (Rare earth elementsREEs) 由化学周期表中性质相近的镧、铈等15种元素及与镧系性质极为相近的钪、钇共17种元素组成。研究表明,REEs对植物的生长具有双重作用,低浓度促进生长、提高作物产量,高浓度则对植物有害。根系构型 (RSA) 在决定植物的水分和养分吸收方面具有决定性的作用。研究发现,中、高浓度镧 (La)抑制主根生长,但促进了侧根的发育,从而调节了RSA。根的生长和发育是一个受多种激素和信号分子调控的一个复杂过程,其中生长素起核心作用。目前,REEs调控植物根系生长发育的生理与分子机制尚不完全清楚。研究人员以拟南芥为材料,对稀土元素La调控植物根系发育的生理与分子机制进行了深入系统的研究。研究表明,高浓度La诱导了主根根尖细胞死亡,从而导致主根根尖分生组织细胞分裂潜力和干细胞龛活性丧失,同时生长素在根尖分生区的分布丧失。进一步研究发现,La诱导主根根尖中的活性氧 (ROS)过度积累。降低ROS的积累可以提高主根根尖细胞的活性、分生组织细胞分裂潜力和生长素分布,从而减轻La对主根生长的抑制。此外,药理学和遗传学分析还发现ROS参与了La诱导的内吞作用。研究结果表明:ROS参与了La诱导的主根生长抑制及RSA重塑的过程。(Journal of Experimental Botany


水稻中克隆出抗褐飞虱基因BPH9

 寄主植物抗性通常是控制害虫的一个关键策略,但是经常被新出现的昆虫种群所克服。在与BPH的协同进化过程中,水稻已经对BPH演化出了不同的耐药机制,因此BPH一直都被视为传统水稻栽培系统中的一种小昆虫。在过去的几十年中,研究人员已在栽培稻和野生稻物种中鉴定出了30BPH抗性基因。大多数的这些基因被定位到集群中的几个染色体区域。12号染色体的长臂上的集群(12L),是携带8BPH抗性基因的最大的一个集群,包括最广泛使用的BPH2 BPH1。一个基因BPH26,已经从这一区域中克隆出来。近日,研究人员通过图位克隆策略从12L上克隆出了一个抗褐飞虱基因BPH9。他们发现,BPH9BPH26的等位基因,集群中的其他BPH抗性基因是Bph9/26的等位基因。该基因位点在水稻种质资源中表现出广泛的序列多样性。这一发现对于寄主-虫害相互作用的共同进化及抗性品种的选育有着重要的意义。(PNAS


蓝色叶子帮助植物在阴暗环境下生长

叶绿体收集阳光并将其转化为植物的化学能,光照一开始被类囊体吸收,类囊体叠在一起形成不同大小的基粒。在马来西亚茂密的热带雨林中的孔雀秋海棠(Begonia pavonina)拥有斑斓的蓝色叶子,其表层具有不同寻常的叶绿体——虹光质体。这种喜阴植物通过自己蓝晕色叶子,利用量子力学原理增强光合作用,从而适应了极度弱光的环境条件。研究人员使用光镜和电镜研究孔雀秋海棠的虹光质体,发现它们的内部结构与传统叶绿体不同:它非常规则。虹光质体包含规则分布的3~4个类囊体形成的基粒,这些基粒像一个光学晶体,强烈反射430~560纳米波长的光,导致叶子呈蓝晕色。虹光质体将这些特定波段集中到植物的光合器官上,使植物的光合作用效率提高5~10% (Nature Plants)


揭示能源植物小桐子APETALA1AP1基因功能

小桐子种子油含量高和油品质好被公认为是最具潜力的能源植物,然而小桐子开花习性不稳定,导致其产量低,不能满足商业生产的应用。在拟南芥的APETALA1AP1)基因编码是一个含有MADS 结构域的转录因子,在花原基中表达,具有决定花分生组织起始和控制花器官起始的双重作用。研究人员首先从小桐子中分离了AP1的同源基因JcAP1,序列分析表明JcAP1与其它植物AP1具有很高的相似性。JcAP1主要在小桐子的花序芽、花芽、花萼和花瓣中表达,在花芽发育的早期表达量最高。使用组成型启动子CaMV35S超量表达JcAP1导致转基因拟南芥极度早花,同时产生不正常的花,并引起了转基因拟南芥AP1下游基因表达量的上升。另外,超表达JcAP1能够恢复拟南芥ap1-11突变体的表型。这些研究结果说明,JcAP1是拟南芥AP1的同源基因,二者具有相似的功能。然而,用相同的启动子在小桐子中超量表达JcAP1并没有导致开花时间和花器官形态的显著改变,说明JcAP1可能不是调控小桐子花芽分化和花器官发育的关键基因。(PeerJ


剧毒蘑菇研究新进展

剧毒鹅膏(Amanita spp.)是一类含有剧毒环肽类毒素的真菌,其外形与可食的鹅膏极为相似,常误食导致中毒。研究人员基于5个基因片段的DNA序列,结合形态特点和生态特征,对中国剧毒鹅膏的物种多样性和地理分布式样进行了系统研究,研究发现,剧毒鹅膏在我国共分布有12个物种,包括该组先后发表的8新种;通过编制中国剧毒鹅膏分种检索表,揭示了中国剧毒鹅膏的地理分布规律,其中大部分物种主要分布于我国亚热带地区,仅少数物种局限于热带或温带地区。该研究对于认识我国剧毒鹅膏的物种多样性和地理分布规律具有较重要的科学意义,对于毒蘑菇中毒预防具有较重要的现实意义。(Mycologia


系统分析猕猴桃软腐病菌的分布规律

软腐病是猕猴桃果实贮藏期的一种常见病害,会加速猕猴桃的腐烂,导致贮藏、转运、销售期间产生严重的经济损失。研究人员收集国内11个省份的猕猴桃软腐病样本进行了病原菌分离,运用生物学特性观察、致病性测定及ITS分子鉴定等方法,发现引起中国猕猴桃软腐病的主要病原菌是拟茎点霉菌、葡萄座腔菌、链格孢菌、盘多毛孢菌,不同地区的病原菌存在明显差异,如四川、贵州、福建、浙江及湖南的拟茎点霉菌检出率较高,安徽及上海的葡萄座腔菌检出率较高。研究首次对中国猕猴桃软腐病的病原菌进行了系统分析,揭示了中国猕猴桃软腐病菌的分布规律,为后期的抗性机理研究、抗病品种选育及防治等工作奠定了基础。(Plant Disease


拟南芥中去甲基化的表观遗传学研究

拟南芥5-甲基胞嘧啶(5mCDNA糖基化酶的ROS1/DEMETER家族,是真核生物中第一个遗传表征的DNA去甲基化酶。然而,ROS1靶基因位点的特征还没有得到很好的理解。研究人员对拟南芥Col-0C24生态型中的ROS1靶位点进行了表征,发现ROS1倾向于靶定转座因子(TEs)和基因间区,ROS1可能阻止DNA甲基化从TEs扩散到附近的基因。ROS1介导的TEs去甲基化通过阻止附近基因被沉默,因而对基因表达调控非常的重要。对拟南芥s1/dml2/dml3 (rdd) 三突变体的甲基化组和一个ros1单突变体的分析表明,数以千计的基因组区域容易发生ROS1介导的活性DNA去甲基化。然而,ROS1靶标的特征尚不明确。通过分析ros1/nrpd1双突变体植株(它们在活性DNA去甲基化和RdDM是有缺陷的)的DNA甲基化谱,研究人员发现了数千个以前未知的RdDM靶标。除了对抗RdDM之外,ROS1还可以在超过一千个基因位点上对抗不依赖DNA甲基化的RdDM。这些结果对于“植物中ROS1介导的活性DNA去甲基化的全基因组效应,以及DNA去甲基化和甲基化之间的相互作用”提供了重要的见解。(Nature Plants

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