生物技术前沿一周纵览(2018年5月18日)

2018-05-18 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览(2018年5月18日)

 生物技术前沿一周纵览(2018518日)

 

植物细胞质类受体激酶综述

 

植物通过其细胞表面的受体蛋白来感知并响应各种信号分子,受体激酶(Receptor Kinase, RK)是植物细胞受体的最主要组成部分。受体激酶由负责感知信号的胞外结构域、单次跨膜结构域和胞内激酶结构域组成。植物受体激酶通过感知各种内源激素和多肽信号来协调生长发育过程,如BRI1能够识别油菜素内酯并调控生长发育。受体激酶还能够感知和响应自然环境中的各种病害入侵和非生物胁迫环境,例如FLS2通过识别病原细菌鞭毛蛋白并激活植物免疫反应。植物细胞内存在大量细胞质类受体激酶(Receptor-like Cytoplasmic Kinase, RLCK)家族蛋白,这类蛋白与受体激酶的胞内结构域极为相似,但缺乏胞外结构域。越来越多的研究发现,细胞质类受体激酶与受体激酶结合在一起,通过磷酸化接力,实现对下游信号途径的调控,是受体激酶调控细胞活动的核心枢纽。(Annual Review of Plant Biology

 

 

高等植物光系统I损伤新机制

 

光系统I是高等植物光合机构的重要组分,传统理论认为光系统I损伤的发生主要是因为电子大量堆积在光系统I的电子受体上,造成光系统I反应中心的过度还原,进而导致1O2O2-的产生并引起光系统I损伤。研究人员解析了荫生林下树种九节和滇南九节的光系统I损伤机制。研究发现:①光系统I损伤程度并不受光系统I反应中心的氧化还原态的影响;② 引起光系统I损伤的氧化自由基形成位点是在叶绿体基质内,而不是在类囊体膜内。这些实验结果证实九节和滇南九节的光系统I损伤机制与拟南芥等模式植物完全不同,表明了高等植物光系统I损伤机理的多样性与复杂性。为了进一步证实研究人员发现的植物光系统I损伤新机制,申请人使用生长在荫生条件下的镰叶肾蕨开展研究,结果发现镰叶肾蕨同样存在这种新的光系统I损伤机制。这些研究表明光系统I损伤机制可能和植物长期进化而来的生长习性相关,一些荫生植物的光系统I损伤机制与模式植物存在重大差异。(Photosynthesis Research

 

 

水稻土微生物残留物对氮素的响应研究获进展

 

微生物是土壤有机碳转化的重要参与者,其通过合成代谢作用将有机碳转化为自身细胞组成,待其死亡后以微生物残体形式在土壤中积累。研究人员以13C-水稻秸秆为碳源,研究了水稻土0-1cm1-5cm土层中微生物代谢产物(氨基糖)对氮素((NH4)2SO4)的响应过程。结果表明,添加无机氮能够显著增加0-1cm土层内微生物利用外源碳合成的氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量,而在1-5cm土层中并没有类似结果。此项研究指出在水稻土中由于不同层次含氧量不同,造成微生物对碳氮的利用、转化与循环差异,其结果为稻田生态系统微生物残留物固碳的氮素调控提供科学基础。(Biology and Fertility of Soils

 

 

亚洲玉米螟为害大田玉米诱导产生防御反应的分子机制

 

玉米受虫害影响后会产生对昆虫具有忌避、拒食或(和)毒杀作用的直接抗虫物质,如苯并恶嗪酮类物质,也会产生引诱害虫的捕食性或寄生性天敌的间接抗虫物质,如吲哚、萜烯等。研究人员利用短期饲喂、两性生命表以及寄生蜂行为选择等试验证明了玉米品种京科968在受到亚洲玉米螟为害诱导后会产生抑制亚洲玉米螟生长发育的直接防御反应,也能产生吸引其寄生性天敌腰带长体茧蜂的间接诱导防御反应。该研究还从基因表达、苯并恶嗪酮类物质、植物激素及挥发物的含量变化等方面进一步揭示了亚洲玉米螟为害玉米诱导防御反应相关的生理生化及其分子机制。该研究结果为利用诱导防御反应控制亚洲玉米螟提供了科学依据。(Plant Biotechnology Journal
 

 

合成生物学助力药物研发应用提质增速

 

水溶性和代谢稳定性是确保药效(包括临床药物、农药和兽药)关键因素。研究人员从真菌中发现了能够对多种苯胺类和酚类药物前体进行甲基糖基化的新型糖基转移酶和甲基转移酶,并创新性地将两个酶的功能集成起来,构建合成生物学功能模块,在制药领域有重要的应用价值和广泛的应用前景。(PNAS

 

 

洞庭湖湿地植被种间关系研究取得进展

 

湿地植被种间关系是湿地生态学主要研究内容之一。环境梯度假说(Stress-gradient hypothesis)认为,随着环境梯度的增加,植物种间竞争强度逐渐减弱,甚至会转化为促进作用。研究人员在研究了不同淤积强度及不同地下水位对湿地植被种间关系影响的基础上,以洞庭湖湿地植物短尖薹草和辣蓼为研究对象,研究了不同水位(0cm15cm)和基质空间异质性(上沙下泥、混合基质和上泥下沙)条件下种间关系的变化规律,并揭示了湿地植被生态化学计量特征与种间关系变化的相关性。结果表明,在上沙下泥和混合基质中,15cm水位下两植物间的竞争作用转变为促进作用。短尖薹草的存在明显促进了辣蓼的生长,并且这种促进作用不受基质类型的影响。而辣蓼对短尖薹草的促进作用仅发生在上沙下泥的基质环境。0cm水位条件下,二者间关系表现为明显的竞争作用。辣蓼总氮、总磷和氮磷比在高水位条件下明显高于低水位条件,且在上泥下沙基质下明显高于其他两种基质类型。短尖薹草总氮和总磷最高值分别出现在上沙下泥和上泥下沙的基质类型。短尖薹草氮磷比在上沙下泥基质条件下明显高于其他两种基质,且高水位条件下明显高于低水位条件。(Freshwater Science

 

 

国家纳米中心在CRISPR纳米递送研究中取得进展

 

CRISPR/Cas9系统作为基因编辑技术的弄潮儿,具有巨大的潜在应用。研究人员发展了基于金纳米颗粒-脂质体体系的光控释放纳米递送系统。他们将金纳米颗粒表面修饰TAT多肽,使纳米颗粒表面带正电荷,能够和带负电荷的表达Cas9蛋白和引导RNA的质粒(Cas9/sgRNA plasmid)结合,形成一个整体上带负电荷的“纳米核”,再在该“核”外包裹带正电荷的脂质体层(DOTAP, DOPE, Cholesterol)以及PEG2000-DSPE,形成一个具有核壳结构的纳米颗粒。该纳米颗粒可以通过细胞的胞吞及溶酶体逃逸途径进入细胞浆,在514纳米激光照射下金颗粒和TAT之间的金-硫键被打开从而将修饰在金颗粒上的TAT多肽解离下来,与TAT多肽通过静电相互作用结合的Cas9/sgRNA plasmid也随之解离下来并在TAT多肽的指引下穿过细胞核膜进入细胞核。利用该纳米载体,研究组在体外体内实现了对肿瘤癌基因polo-like-kinase-1(Plk-1)的靶向敲除并有效控制了肿瘤的生长和转移。(Angew Chem Int Ed)

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