生物技术前沿一周纵览(2017年1月6日)

2017-01-06 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

生物技术前沿一周纵览(201716日)

OsSGL基因协同正向调控水稻耐旱性
水稻是世界上最重要的粮食作物之一,受降水和生长季节降水量分布不均等原因的影响,干旱仍胁迫着水稻粮食生产和粮食安全。研究人员以超级杂交稻两优培九母本培矮64S为材料,研究水稻不同生长发育时期、不同组织器官全基因组在低温、干旱、高温等非生物逆境胁迫下的表达水平,最终筛选得到在多组织器官、多逆境条件下均有响应的目标基因OsSGL(STRESS_tolerance and GRAIN_LENGTH)。研究发现,OsSGL在正向调控水稻粒型、粒重,增加水稻产量的同时,能正向增加水稻的耐非生物逆境能力。研究人员推测水稻耐旱性的增加,是逆境响应基因表达模式的改变、细胞中高渗透压物质的积累,以及根系系统的增大三者共同作用的结果。Frontiers in Plant Science

                                          

 发现一种可控制植物生长和防御激素的单一酶

生长素控制植物的多种生理活动,包括细胞和组织的生长与发育,而水杨酸可帮助植物抵御影响生长的生物胁迫。植物必须准确地控制生长素和水杨酸的水平来保证正常生长和应对新的胁迫。研究人员发现
GH3.5是已知的第一个可以控制完全不同种类激素的酶。为了研究GH3.5如何控制多种激素,研究人员诱导植物积累大量蛋白质,然后检测他们的激素水平。GH3.5大量表达时,生长素和水杨酸都会减少。缺乏生长素植物会表现出矮小特征。为了证明GH3.5调节不同种类的激素,研究小组制备了GH3.5结晶。研究人员利用X射线衍射解析蛋白质晶体结构。他们发现该酶中结合并修改激素的部分,与只修改生长素的酶几乎相同。(PNAS


 
开发可生产虾青素的转基因玉米

虾青素是重要的鱼饲料添加剂。研究人员评估了来自转基因玉米的虾青素,确认它是否可以作为饲料添加剂来改善虹鳟鱼的色素沉积。最初制备的虾青素含油量高,浓度低,研究人员经过一系列处理改良了制备过程。研究人员用制备好的虾青素进行了鳟鱼饲养试验。试验结果表明,用这种玉米制备的虾青素在鳟鱼片中占
3.5µg/g dw,与化学合成的虾青素类似。这意味着转基因玉米可以生产用于鱼饲料的天然虾青素。(Transgenic Research


 
研究揭示大豆GmAFS基因在线虫和昆虫防御中的作用

植物萜烯合成酶基因
(TPSs)在多种生理活动中扮演着不同角色。研究发现GmAFS基因与苹果中的(E,E)-α-法尼烯合成酶基因密切相关。在孢囊线虫(SCN)抗性大豆品种中GmAFS的表达受到感染的明显诱导。而在孢囊线虫(SCN)敏感型大豆品种中受到同样的感染后,GmAFS的表达不受影响。在敏感型大豆品种中生成过表达GmAFS的转基因毛状根来研究它的作用。转基因株系对孢囊线虫(SCN)的抗性明显增强,表明GmAFS有助于产生SCN抗性。在大豆叶片中,研究发现GmAFS的表达由二斑叶螨(Tetranychus urticae)与外源茉莉酸甲酯诱导。进一步分析表明,感染二斑叶螨的大豆植物释放挥发物的混合物,最主要的成分之一为(E,E)- α-法尼烯合成酶。本研究揭示了GmAFS基因在大豆地下和地上器官中的防御作用。(Plant Biotechnology Journal


揭示植物防御化合物蜀黍氰甙的特征


高粱在受到害虫或食草动物攻击时会释放化学物质。蜀黍氰甙就是其中一种化学物质,它水解时会变成氰化物。它被归类为一种被称作代谢中间体的复合体,其中代谢中间体是在代谢途径中在酶之间形成的暂时存在的复合体。研究人员从内质网中分离出蜀黍氰甙样本,鉴定出了四种参与该过程的分子,这四种蛋白共同发挥作用,将一种被称作
L-酪氨酸的氨基酸转化为蜀黍氰甙。研究还发现内质网膜本身实际上是代谢中间体的一个关键部分。该研究揭示了高粱利用化合物蜀黍氰甙抵御害虫和食草动物的机制。(Science

 

梭梭幼苗在干旱下具有“根保护”策略

 古尔班通古特沙漠为我国第二大沙漠,建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)抗旱性极强,具有优良的固沙特性,对于荒漠生态系统的稳定与维持意义重大。研究人员通过温室控制实验,确定了一年生梭梭幼苗在干旱死亡过程中水碳生理、形态指标变化的先后顺序,探讨了根系生理和形态调整对梭梭幼苗干旱存活的重要作用。研究结果表明:梭梭幼苗在干旱胁迫下优先投资根系,牺牲地上部分,在降低地上碳需求的前提下满足根系的碳消耗,保证根系的存活。根系积累的碳水化合物是驱动再萌芽的能量源。基于以上理论,提出了适用于梭梭幼苗的死亡判定标准,建立了“胁迫”与“死亡”的界限。另外,水碳主要事件变化的时间顺序反映了此物种在干旱下用于不同生理活动的碳分配的转变,有助于理解其在干旱下对维护水、碳安全的权衡及策略。该研究证明了荒漠灌木梭梭在干旱下具有“根保护”策略,并为水、碳共同调控植物生存提供了证据。Plant Biology


 
植物自噬体的膜起源

 自噬体膜的起源是自噬领域的一个基本问题。作为唯一的跨膜自噬相关(ATG)蛋白,ATG9在真核生物之间是保守的,并且已知对于自噬是非常重要的,但是其确切的分子功能仍然是未知的。研究发现,拟南芥中ATG9的缺失可导致在自噬过程中扩大的自噬体相关小管连接到内质网。研究证实,在植物中,ATG9对于内质网(ER)衍生的自噬体的形成,是至关重要的,拟南芥ATG9缺乏可导致自噬诱导后自噬体相关管状结构的急剧积累。动态分析表明,在自噬过程中,ATG9小泡和自噬体膜之间有一种瞬态的膜连接。此外,在Atg9突变体中,通过一种磷脂酰肌醇3 -磷酸–依赖性的方式形成延长的小管,使ATG18a的运输受到损坏。研究证明,ATG9在调节拟南芥ER膜的自噬体进展中确实发挥举足轻重的作用。PNAS


体外培养获得世界首只转基因树鼩


树鼩是一种具有重要潜在应用价值的实验动物。然而,缺乏遗传操作手段严重制约了树鼩作为实验动物的广泛应用和推广。研究人员通过树鼩精原干细胞进行遗传修饰,建立了树鼩的遗传操作途径。研究人员筛选到细胞表面标记分子
Thy1可用于富集树鼩睾丸中的精原干细胞,并发现一个信号通路及树鼩睾丸支持细胞对于精原干细胞维持其增殖及干细胞特征至关重要,据此改善了树鼩精原干细胞体外扩增培养体系,并建立了多株可长期稳定传代培养的树鼩精原干细胞系。基因修饰后的树鼩精原干细胞移植到经白消安处理的雄性受体树鼩睾丸内,可以产生基因修饰精子,通过自然交配从而获得基因修饰子代树鼩。该工作为树鼩作为新型实验动物的广泛应用打下良好基础。(Cell Research

 

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