生物技术前沿一周纵览(2017年5月26日)

2017-05-26 | 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(2017526日)

DNA甲基化是调节番茄果实成熟的重要因子

 

DNA甲基化是一种保守的表观遗传学标记,在生物发育和环境应答的过程中具有重要的调控作用。研究人员利用CRISPR/Cas 9技术获得了番茄sldml2的突变体,SLDML2基因与拟南芥中的DNA去甲基化酶基因ROS1具有很高的同源性。由于该基因的失活,使得全基因组范围内的甲基化水平升高,诱导果实成熟的基因表达受到抑制,导致番茄果实不能正常成熟。进一步研究表明,SlDML2 参与了成熟相关基因的激活表达,主要参与了色素合成和口味形成、乙烯生物合成及信号传导途径、细胞壁水解等途径中。同时SlDML2介导的DNA去甲基化也抑制了果实成熟中并不需要的基因的表达,这些基因大多是参与光合作用及细胞壁合成的基因。这项研究不仅发现了SIDML2基因的DNA去甲基化功能,而且揭示了DNA去甲基化在果实成熟发育过程中的重要作用,极有可能调控着果实成熟发育的精确度。(PNAS

 

 

在细菌中实现了植物泛素化途径的重建

 

泛素化是一种重要的真核生物蛋白质翻译后修饰方式,它决定了被修饰蛋白的命运。在细胞内,UPS能快速降解不正常的蛋白质以及一些瞬时调节蛋白。为了研究植物的泛素化调节方式,研究人员将编码以上5个植物(拟南芥)蛋白的基因同时在同一大肠杆菌细胞中表达,获得了植物泛素化途径在细菌中的重建。该系统具有以下优点:1)植物泛素化组分在细菌中表达后,直接参与了泛素化反应,因此免去了预先表达纯化这些蛋白质的步骤,这对于那些水溶性差的蛋白尤为重要;2)在该系统中,所有植物蛋白均在活细胞内进行泛素化反应;3)利用该系统可以产生大量的泛素修饰蛋白,这有利于下一步的泛素化位点鉴定和生化研究。因此,该系统提供了一种研究植物蛋白质泛素化的新方法。(Plant Journal

 

 

科学家揭示植物防御性物质合成途径

 

据悉,植物萜烯同系物(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯(DMNT)(E, E)-4,8,12-三甲基-1,3,7,11-十三碳四烯(TMTT)是一类重要的防御性物质,其前体存在于大部分的植物中。植物受到害虫危害后,挥发出DMNTTMTT吸引害虫寄生蜂,对害虫起到重要的间接防御作用。研究人员利用化学生态学研究技术结合高通量测序和基因功能研究,揭示了利马豆中DMNTTMTT合成途径上的关键两个萜烯类合成酶基因(Pltps3Pltps4)。将这两个基因转入水稻中,表达Pltps3Pltps4基因的水稻挥发出DMNTTMTT等萜烯类化合物,行为测定结果表明该转基因水稻植株能显著吸引水稻害虫天敌二化螟盘绒茧蜂,起到了对害虫的间接防御作用。该研究为培育新型抗虫水稻提供了理论依据。(Plant, Cell & Environment

 

 

科学家测定向日葵基因组

 

向日葵是一种全球性的油料作物。由于能在包括干旱在内的各种环境条件下保持稳定的产量,向日葵显示出了适应气候变化的特征。研究人员测序了驯化向日葵的基因组,并进行了比较和全基因组分析,为一类开花植物——菊类植物的演化史带来了启示。他们还找到了新的候选基因,并重构了花期和油脂代谢这两大育种性状的遗传网络,并发现花期网络是由最近的全基因组倍增塑造的。其研究强化了向日葵作为生物、演化和气候变化适应研究模型的地位,且有助于加快向日葵育种。(nature

 

 

NPR1蛋白影响水稻的农艺性状

 

病害是影响农作物安全生产的重要因素之一。此前,多个实验室分别独立发现模式研究植物拟南芥的核心抗病反应调控基因NPR1可以显著提高很多农作物对不同病害的抗性,但是会影响农作物的产量等性状,限制了其广泛应用。为了解决这一突出矛盾,研究人员采取双盲实验,通过利用uORF(上游开放阅读框)在翻译水平上精准调控该抗病蛋白NPR1的表达。在没有病原菌入侵时候,NPR1蛋白处于极低表达水平;一旦有病原菌危害,NPR1蛋白快速表达,短时间内即可阻止病菌的入侵。在水稻中进一步研究发现精准调控NPR1的表达,不仅不影响水稻的农艺性状,并且对水稻生产上重要病害稻瘟病、白叶枯病和细菌性条斑病均有很好的抗性。(nature

 

 

科学家发现我国西南地区新近纪蕨类多样性新证据

 

水龙骨科是现代蕨类中最大的一个科,约35个属,1200种。棱脉蕨属(Goniophlebium)是其中的一个大属,主要分布于东亚和澳大利亚的热带地区,具有明显的特征而易于辨认:叶尖圆钝,叶边缘全缘或偶有缺刻,羽片下沿未完全分裂有交联;叶脉形成1-2列有规律的五边形网眼;单沟孢粉,极面观椭圆形,赤道面观豆形,瘤状表面纹饰。研究人员通过对在云南文山发现的棱脉蕨属化石的深入研究,首次报道并建立了化石新种:大孢子棱脉蕨(Goniophlebium macrosorum C.L. Xu et Z.K. Zhou sp. nov.)。该研究表明水龙骨科星蕨亚科棱脉蕨属在文山地区的出现不晚于中中新世(~15 Ma),同时表明中中新世的文山温暖、湿润,与古生态组已有的古气候重建结果相吻合。另一方面,结合化石的现代最近相似种假友水龙骨(G. subamoenum)的生境特征及文山植物群物种组成推测,附生植物伴随常绿阔叶林的植被结构在中国西南地区的中中新世就已经出现。(Palaeoworld

 

 

昆虫可溶性嗅觉蛋白功能的多样性

 

气味结合蛋白和化学感受蛋白主要用于化学感受,是性信息素以及其它气味的载体,通常表达于触角、口器等化学感受器官上。该综述从结构、生理功能、进化等多个方面对已经报道的气味结合蛋白和化学感应蛋白进行了比较分析,系统的总结了两者在不同生物体内不同器官中的重要功能。结果发现,除在传统的化学感受器官表达外,气味结合蛋白和化学感受蛋白还表达于生殖腺等器官,用于信息素组分向环境中释放或进行雌雄间传递。此外,两者在促进发育和再生、营养物质和色素运输、以及昆虫抗性中也有重要的功能。(Biological Reviews 

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