生物技术前沿一周纵览

2013-09-14 | 作者: | 标签: 生物技术前沿一周纵览

植物生长素空间分布和器官形态建成的调控新机制
在植物的生长发育过程中,生长激素具有非常重要的作用。生长素的含量及其在器官中的分布(空间分布)决定了植物器官的形态建成、株型以及向重性反应等生物学进程。研究人员以拟南芥为材料,发现3个转录因子未确定结构域--IDD14、IDD15和IDD16,协同调控叶、花及茎形态建成和向重性反应。进一步研究发现,该IDDs亚家族成员直接调控了生长素的合成和运输基因的表达,改变生长素在植物器官内的分布,从而影响植物器官的形态建成和重力反应过程。这些研究结果揭示了植物生长素空间分布和器官形态建成调控的一个新机制。 (PLoS Genetics)

DNA表观遗传调控机制
近年来的研究指出,几代发育细胞之间的细胞状态信息,可能可以通过调控区域被传递下来。研究人员从胚胎干细胞到最终分化细胞这一细胞进程中,DNAseI 超敏感位点(DHS)的作用模型,解析了 DNA 表观遗传对于发育命运和细胞成熟调控的作用。这一 DHS 模式传递了关于细胞命运的丰富信息,其中的关联与基因表达传递的信息并不相同。研究人员发现发育细胞具有与胚胎干细胞一部分相同的DHS分布,这一比例在不同的细胞类型中,随着分化过程不断下降,这表明发育成熟存在一种定量的基准。研究人员还发现 DNA 序列不是唯一的遗传信息,除了基因组 DNA 外,还有大量遗传学信息调控着基因的表达,这将有助于解析细胞表观遗传作用,并揭示调控 DNA 中的变化对细胞命运的影响。这将揭示细胞表观调控机制,以及癌症细胞的发育机制。 (Cell)

胞外钙信号感受及植物抗旱新机制
钙作为植物的大量营养元素和信号分子,在蒸腾作用的推动下,通过长途转运从根部进入地上部位。研究人员通过高通量的离子组学筛选方法,从拟南芥快中子诱变突变体库中筛选得到一个地上部分钙累积量下降的突变体cau1,该突变体同时表现出气孔闭合度增加及抗旱的表型。气孔关闭使得蒸腾速率,钙向地上部位的转移以及保卫细胞外的钙浓度得到降低。这种反馈循环调控使得植物能够根据环境变化,动态调控气孔运动并保持体内的水分平衡,对于培育节水抗旱植物具有潜在应用价值。(The Plant Cell)

植物激素互作与性状调控取得重要进展
种子从休眠向萌发转变是植物生命周期中的一个关键转折点。种子休眠是高等植物长期进化选择的结果,对于植物物种繁衍和渡过恶劣环境条件具有关键性作用。在农业生产方面,种子的休眠性能有效地防止种子成熟后在潮湿环境下穗发芽而导致产量和品质下降。前人的研究表明ABA是唯一已知的能诱导和维持种子休眠的激素。最新研究发现生长素是第二个可以诱导和维持种子休眠的激素。研究人员在研究生长素介导的植物免疫(抗病性)与生长发育的关系中发现从上游到下游的一系列生长素信号缺失突变体的种子休眠性都不同程度的减弱,而且生长素合成缺陷的突变体的休眠性也减弱了,新鲜种子很容易发芽。相反生长素合成过量突变体的种子休眠性得到了显著的提高。研究证明生长素和ABA两种信号途径是诱导和维持种子休眠所必需的。这些发现拓展了种子休眠的分子调控网络,为改良农作物种子的休眠性,解决穗发芽问题提供了新的思路。(PNAS)

水稻基因定点改造技术取得重要进展
水稻是单子叶植物的模式植物,是世界主要粮食作物之一。长期以来,科学家们一直想按照人类的设计定点改造特定基因以提高水稻的产量和质量,但定点基因改造技术在水稻等植物中一直没有突破。北京大学生命科学学院瞿礼嘉教授实验室通过密码子优化技术,并且采用了强启动子驱动表达,首次利用最新的CRISPR-Cas系统成功地实现了对水稻叶绿素合成基因CAO1和分蘖夹角控制基因LAZY的定点突变,效率达到80%以上。CRISPR-Cas定点基因突变技术可大大加快水稻功能基因组的研究,进而加快培育高产、高抗和优质的水稻品种,提高水稻的产量和品质。(北京大学生命科学院)

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