生物技术前沿一周纵览(2017年1月13日)

2017-01-13 | 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(2017113日)


发现可调控水稻分生组织发育的转录因子

 

对高等植物而言,茎尖分生组织是所有地上部分的起源,水稻茎尖分生组织决定了株高、穗长、分蘖数等重要农艺性状。植物分生组织受多条信号通路的调控,其中Argonaute家族基因AGO1AGO10通过调控下游HD-ZIP III基因的表达水平和表达模式,在维持植物分生组织活性和侧生器官发育上发挥重要作用,是植物分生组织调控网络中的重要节点。研究发现,过量表达转录因子LBD12-1引起水稻株高降低并伴随叶片和花药发育异常。盐胁迫下LBD12-1表达上升,并直接结合在AGO10启动子上抑制其转录,从而阻碍茎尖分生组织的生长。该研究加深了对植物茎尖分生组织调控机制的理解,具有重要科学意义。(Plant Physiology)

 

 

 植物抗虫能力随年龄增长逐年增强

 

从发芽生长到开花结实,植物要面对不同种群、日益频繁的害虫侵袭,而过于活跃的防御反应大量消耗物质与能量,影响植物正常的生长发育。研究人员实验发现随着年龄增长,植物的“免疫系统”反而对虫咬、病毒感染等“外敌入侵”越来越不敏感,起不到保护作用。研究人员设计一系列实验追寻缘由。茉莉素是最重要的植物抗虫激素,在正常情况下,茉莉素信号处于静止状态,当植物遭受昆虫袭击时,一类被称为JAZ的蛋白迅速降解,释放茉莉素信号从而激发抗虫反应。通过分析模式植物拟南芥在不同生长期的抗虫能力,发现防御响应由强变弱,但抗虫性却由弱变强。研究人员发现微小核酸miR156在茉莉素信号输出过程中具有重要的调控作用。(Nature

 

 

解析植物体内ERAD平衡调控机制

 

内质网相关的蛋白质降解(ERAD)是一种位于内质网的特殊的泛素蛋白酶体降解途径,在清除生物体内非正确折叠或修饰的蛋白质过程中发挥重要功能。HRD1复合体和DOA10复合体是参与真核生物ERAD过程的两大关键复合体,研究人员通过试验证明,生物体在正常生长情况下,体内错误折叠蛋白含量较低,HRD1通过直接泛素化并降解UBC32DOA10复合体成员)保证ERAD活性处于较低水平。这是植物体内ERAD平衡的首例报道,同时研究组还证明该调控过程在动物中保守存在。研究人员深入研究发现UBC32作为泛素结合酶可以反向调控HRD1复合体的组分AtOS9UBC32直接负调控AtOS9的蛋白稳定性。这个发现与近期哺乳动物中的研究相互印证了高等生物中HRD1DOA10两个复合体之间存在相互拮抗的效应,进一步加深了人们对高等生物体内ERADERAD平衡的认识。(Molecular Plant

 

 

 通过整合调控MVA途径提高β-胡萝卜素产量

 

萜类化合物作为一类价值较高的天然产物,在医药、保健品、食品以及化妆品中均有重要应用。MVAMEP途径是能够合成萜类化合物前体IPPDMAPP的两种重要的上游途径,目前已有广泛的研究。然而,在模式菌株E. coli中只存在MEP途径,很多研究证实,在E. coli中引入MVA途径可以增加上游的IPPDMAPP含量,从而大幅度提高萜类化合物(例如番茄红素和β-胡萝卜素)的产量。研究人员将来自S. cerevisiae中的MVA途径整合到生产β-胡萝卜素的E. coli工程菌中,并对多个关键基因进行了RBS库调,成功筛选出高产β-胡萝卜素的E. coli工程菌,β-胡萝卜素的产量比对照提高了51%。(Microbial Cell Factories

 

 

肉豆蔻科植物合生雄蕊柱发育研究获进展

 

基部被子植物肉豆蔻科隶属于木兰目,其花单性,雌雄异株。其雄蕊数量变异大,合生成雄蕊柱,雄蕊柱的形态具有很高的多样性,是该科分属的主要依据,对于研究被子植物花特别是雄蕊群的起源和进化也具有重要意义,然而对于雄蕊柱的组成及起源,一直没有明确的认识。研究人员对肉豆蔻科代表种的合生雄蕊柱发育及结构进行对比,研究发现该科合生雄蕊柱的起源变异大,其中央不育柱来源于花托组织,或者由花原基分生组织和药隔组织共同组成,或者由花托组织和雄蕊组成,表明合生雄蕊柱在肉豆蔻科不同属、种中的发育是不同的且独立演化的。滇南风吹楠(Horsfieldia tetratepala)多个雄蕊共用一个维管束,揭示雄蕊数量存在次生增长。(Botany)

 

 

Cas9基因组编辑技术研究取得进展

 

CRISPR/Cas系统是细菌针对噬菌体和质粒DNA入侵进化形成的一种获得性免疫系统,广泛存在于众多原核生物基因中。CRISPR/Cas主要分为TypeITypeIITypeIII三种类型。经过改造的Ⅱ型CRISPR/Cas9系统能够利用RNA介导的DNA靶向功能对多种生物基因组的任意区域进行编辑。CRISPR/Cas9系统具有突变效率高、制作简单以及成本低等特点,被认为是一种具有广阔应用前景的基因组定点改造分子工具。研究人员利用CRISPR/Cas9技术,通过表达原件的筛选、优化与组装,在大肠杆菌中构建了一套仅需一个质粒一次转化的基因组快速编辑方法。通过模块化设计,编辑质粒能够在4个小时内实现快速组装,大肠杆菌的基因组编辑时间也缩短到3天。(Microbial Cell Factories

 

 

建立土壤钾素生物有效性分级标准及方法体系

 

钾是植物生长所必需的大量营养元素之一,我国土壤钾素有效性常用的指标是速效钾和缓效钾,这两个指标都偏向于定性评估,准确定量还难以实现。研究团队采用黑麦草盆栽不同强度的耗竭试验和四苯硼钠不同提取力化学浸提相结合的方法,建立了土壤钾素生物有效性分级标准和体系。结果表明,根据黑麦草相对生物量和不施钾处理黑麦草钾素丰缺系数的相关关系、高强度耗竭情况下黑麦草的生物量、含钾量和吸钾量改变的拐点、四苯硼钠浸提时土壤中有效钾释放速率改变的拐点,建立了土壤钾素生物有效性定量分级体系,将土壤钾素分为高效钾、中效钾、低效钾和无效钾四种。研究成果为准确定量评估土壤供钾潜力和钾素有效性,指导土壤钾素研究和测土合理施钾提供了重要的方法体系。Nature

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