生物技术前沿一周纵览(2018年2月9日)-基因农业网

生物技术前沿一周纵览(2018年2月9日)

2018-02-09 | 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(201829日)

 

水稻bsr-k1抵抗病原物的侵害

 

水稻是世界主要粮食作物之一。研究人员通过人工化学诱变筛选到一株抗性相对于野生型Kitaake显著提高的突变体,命名为bsr-k1broad-spectrum resistance Kitaake-1)。通过定位克隆,发现在该突变体中,位于10号染色体上的Bsr-k1基因发生了一个碱基突变,导致氨基酸序列编码提前终止,从而使该蛋白丧失功能。其等位基因Bsr-k1编码一个TPR蛋白,具有RNA绑定活性,能够绑定免疫反应相关的OsPAL基因家族多数成员的mRNAOsPAL1-7),从而促进这些基因的mRNA在水稻体内的折叠降解,减少木质素合成,削弱抗病性。当BSR-K1蛋白功能缺失后,其丧失了RNA绑定活性,从而导致了免疫反应相关的OsPAL家族基因mRNA在水稻体内的积累,木质素合成增多,增强免疫反应,进而赋予水稻的广谱抗性。PNAS

 

 

紫外光UV-B与内源油菜素甾醇信号协同调控生长

 

紫外光UVB可以作为信号调控植物发育,如调控光形态建成。研究发现,UVR8能够直接结合油菜素甾醇(BR)信号转导中的关键转录因子BIM1BES1,它们以不依赖于紫外光UV-B的形式结合,但UV-B照射后,细胞核中UVR8-BES1蛋白复合体量增加,表明UV-B照射激活UVR8促使其形成单体并在细胞核中富集,进而和细胞核定位的BES1结合。uvr8突变体表现出对BR更敏感,表明UV-B通过抑制植物内源激素油菜素甾醇促进的生长而实现对伸长的抑制。全基因组表达分析结果显示,BES1UVB共同调控大量基因表达,包括细胞伸长相关基因。UVR8蛋白直接结合被BR激活的、具有DNA结合能力的非磷酸化BES1,并抑制其DNA结合活性。UV-B激活的、定位于细胞核的UVR8能通过抑制BES1/BIM1结合DNA的能力而直接抑制下游生长相关基因表达,从而抑制伸长及光形态建成。(Developmental Cell

 

 

买麻藤类植物全基因组破译

 

裸子植物和被子植物的起源、分歧及演化,是现代植物学科的基础热点领域。项目组通过对接近4.5G的买麻藤(G. montanum)进行了全基因组测序组装,同时结合转录组数据,对现今已发表的17种代表性陆地植物进行了全基因组比较及相关分析。研究发现,买麻藤的基因组特征显著区别于其他已发表的种子植物类群(针叶树、银杏、被子植物),其在内含子、重复序列进化等特征上,与现存最古老的被子植物无油樟“相似”。此外,买麻藤在种子植物保守功能基因集合(现存种子植物共享)上呈现出非常古老的状态,暗示其并未发生剧烈的家族扩张和收缩。(Nature Plants

 

 

bZIP-LBD复合体是控制愈伤形成中体细胞重编程的关键因子

 

植物细胞极高的全能性是植物可重复再生的基础,基于植物细胞全能性的植物激素诱导的离体再生体系已被广泛应用于农业生产和基因改良中。研究人员以拟南芥为材料,在前期发现受生长素诱导的LBD转录因子能直接调控愈伤发生的基础上,进一步发现bZIP类转录因子能够与LBD以异源二聚复合体的形式,调控生长素诱导的愈伤发生过程。研究显示,bZIP59LBD在愈伤形成过程中高度重叠表达,生长素能够维持bZIP59蛋白的稳定性并增强其与LBD形成复合体的能力;在拟南芥中超表达bZIP59基因能够引起在无外源生长素的培养基上自发愈伤组织的发生;bZIP59LBD16具有共同的靶基因,表明bZIP59LBD是以复合体的形式参与调控愈伤起始的体细胞编程过程。(Nature Plants

 

 

天然产物合成生物学研究取得进展

 

灯盏花在云南地区民间被用于治疗瘫痪已有上千年历史。研究人员利用合成生物学和生物信息学技术,从灯盏花基因组中筛选到灯盏花素合成途径中的关键基因(P450EbF6H和糖基转移酶EbF7GAT),并在酿酒酵母底盘中构建灯盏花素合成的细胞工厂。通过代谢工程改造与发酵工艺优化,灯盏花素含量达到百毫克级,具有较高产业化价值。(Nature Communications

 

 

研究降低CRISPR/Cas9技术的使用门槛

 

基因组中存在的PAM-free”和“CRISPR-tolerant”等区域无法使用传统的CRISPR/Cas9技术进行编辑;基因组中每个位点的编辑都需要构建特定的gRNA;脱靶现象也是CRISPR/Cas9技术亟须解决的问题。为解决以上问题,研究人员成功构建了无需新gRNA质粒的CRISPR/Cas9高效基因组编辑技术(CAGO)。首先,将一个含有特殊“N20PAM”序列的编辑片段通过同源重组的方式整合到基因组上,再利用CRISPR/Cas9red同源重组技术,在插入位点实现基因组内部同源重组,从而实现基因组无痕编辑。该方法可以在基因组任意位点实现非脱靶编辑,编辑过程仅需要合成一个编辑片段,在通用的pCAGO质粒的帮助下便可完成编辑,无需构建gRNA质粒。该方法的构建为合成生物学研究提供了简单易行的新技术手段,降低了CRISPR/Cas9技术的使用门槛。(Scientific Reports

 

 

作物主要农艺性状全基因组研究方面取得重要进展

 

我国是世界马铃薯最大的生产和消费国。研究收集了180份马铃薯二倍体野生种和21份马铃薯二倍体地方栽培种,这些材料来自于美国南部,中美洲和南美洲,它们在系统分类学上代表整个马铃薯组(Solanum section Petota)。利用下一代测序技术,对这些材料的基因组进行了深度测序和基因组的系统比较分析,明确了马铃薯二倍体野生群体的遗传多样性和马铃薯的起源、驯化过程。基因组多样性分析表明,马铃薯野生群体,具有很高的遗传多样性,尤其在抗病基因上表现出极高的多态性;系统分类学分析进一步证明,南美马铃薯地方栽培种是单系起源于秘鲁南部,由S. candolleanum野生种驯化而来,同时,鉴定出529个野生祖先在驯化过程丢失的与环境适应性相关的基因; 群体分化和选择性分析表明,马铃薯野生群体被分为四个高度分化的亚群,该研究鉴定出几千个高度分化基因和609个驯化基因, 包括与马铃薯苦味和块茎形成与发育相关的基因, 它们在驯化过程中受到强烈的人工选择,表现出低遗传多样性。该研究的这些重要发现为马铃薯重要农艺性状基因的鉴定及进一步分子育种提供了重要基础。(Molecular plant

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