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生物技術前沿一周縱覽(2014年7月11日)

2014-07-11 10:06 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

Nature揭示植物應激新信號通路

研究人員報告稱發現了植物的一條新遺傳信號通路,由來自于
3個不同基因家族的4個基因所構成,其響應增高的CO2水平控制了植物葉子中氣孔的密度。采用擬南芥開展研究,研究人員發現4種基因編碼的蛋白質在CO2水平增高的情況下抑制了氣孔發育。結合系統生物學和生物信息學技術,科學家們巧妙地分離出了當與CO2壓力有關的蛋白。當植物感知到空氣中CO2水平上升時,一種叫做EPF2的關鍵肽激素的表達會增加。同時通過蛋白質組學確定了CRSP對于EPF2肽激活至關重要。利用涉及CRSPEPF2的這樣一種感知與響應機制,來操控作物品種在當前及未來CO2高水平的全球氣候下,農業淡水供應減少時能夠更好地表現。發現這些蛋白和基因未來有可能幫助解決各種不同的關鍵的農業問題,包括作物有限的水供應,提高草坪和作物的水利用率,以及農民們擔憂的隨著全球溫度和CO2水平不斷升高,熱應力將對他們的作物造成的影響。(Nature


我國栲樹適應性分化研究


氣候變化常常導致森林群落組成以及物種分布范圍、物候、遺傳多樣性和遺傳結構的改變。研究氣候因子如何影響自然群體的遺傳多樣性和遺傳結構對了解森林樹種應對全球氣候變化具有重要作用。栲樹(
Castanopsis fargesii)是我國亞熱帶常綠闊葉林最重要的建群樹種之一。我國亞熱帶地區存在明顯的南北向溫度差異和東西向降水差異,這種溫度和降水的空間異質性預期對栲樹自然群體造成強烈的選擇壓力,進而驅動栲樹群體的適應性分化。研究人員利用EST-SSR分子標記對栲樹自然群體適應性分化進行了大格局的取樣研究。通過群體遺傳學分析來尋找選擇作用留下的遺傳印記,并進一步利用氣候因子和等位基因頻率的關聯分析來驗證溫度和降水梯度對栲樹群體遺傳結構的影響。研究結果發現溫度和降水,特別是最干旱月份、最干旱季度和最冷季度降水對栲樹群體遺傳結構有重要影響,盡管絕大多數的遺傳位點表現為選擇中性,但4EST-SSR位點明顯受到歧化選擇的影響。說明基因交流在栲樹自然群體中普遍發生,歧化選擇只作用于基因組特定區段。(Heredity


蛛蜂新物種保護后代的獨特策略


國際合作研究團隊在中國東南部森林中發現了一個蛛蜂新種及其獨特的筑巢行為。
蟻墻蜂用螞蟻尸體封住巢穴的入口來保護她的后代。這樣的獨特行為,在整個動物界種還是首次發現。這個新種,Deuteragenia ossarium,用螞蟻尸體來填充一個小室,從而封住巢穴來保護她的后代。每個蛛蜂母親一般都在巢穴種構建幾個小室來孵育后代。每個小室中都有一只被麻痹的蜘蛛作為小蛛蜂幼體的食物。新發現的蟻墻蜂也不例外。但和其它已知蛛蜂物種不同的是,她最后的小室不是空置,而是填滿了螞蟻的尸體。研究表明:蟻墻可以非常有效地保護該種蛛蜂的巢穴。和同樣群落中的其它蜂相比,蟻墻蜂的后代很少受到天敵的攻擊。這樣獨特的蟻墻極有可能散發出和活螞蟻一樣的氣味來驅離天敵。準確的防御機制還有待進一步的研究確認。(PLOS ONE


科學家發現植物授粉新方式


厄瓜多爾和哥斯達黎加的山間隱藏著一種不同尋常的花
——Axinaea。當研究人員爬上陡峭的山坡,將攝像機安裝在這種花生長的樹上時,他們發現這種植物會為來訪的鳥兒提供糖衣包裹的酬勞。厄瓜多爾和哥斯達黎加的山間隱藏著一種不同尋常的花——Axinaea。當研究人員爬上陡峭的山坡,將攝像機安裝在這種花生長的樹上時,他們發現這種植物會為來訪的鳥兒提供糖衣包裹的酬勞。這些酬勞就是球形的、色彩明亮的植物附器,其中含有高濃度糖分和檸檬酸。它們主要附著在這種植物的雄蕊上。但是,一旦鳥嘴壓下來,這種彈簧器官會將其海綿狀組織中的空氣壓入雄蕊內部的貯粉室。于是,花粉會向外爆炸,噴到不知情的鳥的嘴部或前額上。當鳥兒掠過另一棵樹時,它們會將花粉傳授到其他花朵的雌蕊上。這是科學家首次發現開花植物用生殖器官為授粉者提供食物獎勵。該研究小組推測,這種植物在進化出彈簧功能之前,其球形器官看上去就十分像植物果實,從而引誘鳥兒去吃它。(Current Biology


Ncor2調控斑馬魚造血干細胞產生的機制


造血干細胞是一群維持生命體正常生理功能所必需的多能造血祖細胞,可以發育成各種成熟的血細胞,包括:紅細胞、髓系細胞和淋系細胞等。斑馬魚的造血過程分為兩個階段,即:初級造血和次級造血。以前的研究表明轉錄共抑制因子
Ncor2在初級造血中發揮作用,但其對次級造血的影響,尤其是對造血干細胞產生的作用還不清楚。劉峰研究員領導的血液與心血管發育研究組發現了ncor2在斑馬魚的次級造血發生區域-主動脈-性腺-中腎(AGM)及造血干細胞(HSC)中特異性表達。敲低或敲除ncor2會導致造血干細胞和T細胞數目減少。進一步研究發現,Ncor2Hdac3共同抑制fos基因的表達。ncor2降低會導致fos表達水平上升,血管命運被強化,動脈內徑變大。fos的升高會促進vegfd的表達,激活Notch信號通路,進而抑制造血干細胞的產生。該研究成果揭示了Ncor2在斑馬魚造血干細胞發育中的作用機理,豐富了我們對造血干細胞發育過程的認識,也為體外擴增造血干細胞提供了理論基礎。(Blood


中國鵝掌楸結實率低下原因的探究


鵝掌楸(
Liriodendron Chinese (Hemsl.) Sargent.)是木蘭科鵝掌楸屬落葉喬木,葉似馬褂,故又名馬褂木。與同屬的北美鵝掌楸被廣泛應用在景觀種植、生物能源制造、古植物學、系統生物學、植物系統進化等不同領域。雖然鵝掌楸具有良好的觀賞價值和重要的科研價值,但其生存狀況卻令人堪憂,已被列入第一批瀕危物種名單,在1999年被定為國家二級重點保護野生植物。據統計,鵝掌楸的自然結實率極低(10%左右),其群落分布呈點狀、斷帶式。影響鵝掌楸結實率的原因復雜而多樣。研究人員以鵝掌楸授粉后不同時間點的雌蕊為材料,通過蛋白質組學手段,結合蛋白質質譜鑒定技術,分別鑒定到51468個蛋白質的表達量在授粉前后發生變化。通過對這些差異表達的蛋白質進行功能分類發現,共有66個蛋白質參與有性生殖生物學過程。結合雌雄蕊發育和花粉萌發等的形態學觀察結果,進一步分析發現以蛋白質二硫鍵異構酶A6 和胚胎發育缺陷蛋白質為代表的差異表達的蛋白質與鵝掌楸的低結實率現象高度相關,推測這些參與有性生殖過程的蛋白質的差異表達影響了鵝掌楸的受精過程。該研究結果為進一步揭示鵝掌楸低結實率的分子機制提供了重要的理論基礎。(PLoS ONE


資源室微生物代謝流分析平臺發現氣相色譜/質譜進樣口的水解與醇解反應


色譜
/質譜聯用分析技術是對復雜體系中微生物代謝相關小分子化合物進行定性、定量及同位素比分析的重要工具,廣泛應用于微生物代謝活性、代謝途徑、代謝流及代謝組學等相關研究。其中氣相色譜/質譜(GC/MS)聯用分析技術已成為揮發性、半揮發性、且熱穩定的有機小分子化合物或其衍生化產物分析的標準方法。水和甲醇均是 GC/MS分析中的溶劑,甲醇、乙醇同時又是GC,GC/MS,GC/IRMS的分析對象。水解產物和醇解產物的形成,將對GC,GC/MS分析中的化合物鑒定造成潛在的干擾,分析化學家應關注,評價或消除這種潛在的干擾。該研究首次報道了GC, GC/MS進樣口發生的水解與醇解反應,探討了反應產物形成的機制。這為利用水、醇作溶劑的GC/MS分析工作,將提供很好的背景知識,為得到準確的GC/MS分析結果,將提供強有力的技術支撐。(Journal of Chromatography A


熱水澆香草可促其釋放殺菌成分 從而減少使用農藥


香草常被用來美化環境,而一項最新研究顯示,有些香草還具有殺菌功能。比如對唇形科的一些香草噴灑熱水,就能夠促使其向空氣中釋放大量殺菌成分。這個方法可望用于不少領域,如在大棚種植作物時減少使用農藥等。研究人員發現,如果將唇形科香草葉片在
50℃的水中浸泡數十秒,葉片就會大量釋放具有殺菌效果的對傘花烴和松油烯,其釋放量分別達到通常情況下的6倍和8倍。推測是由于植物受到熱刺激后,誤以為葉片感染了病原菌,從而激發抵抗力,釋放抗菌物質。該現象可用于多個方面,比如,將噴灑了熱水的香草與生鮮食品放在一起,香草葉片釋放出的殺菌成分就能夠遏制霉菌和細菌的繁殖。在大棚種植中,通常需要頻繁噴灑農藥防止植物病害,但這樣做不僅會增加成本也會導致病菌出現耐藥性。研究小組認為,如果在作物旁種植香草,再噴灑熱水,就可以幫助殺菌,從而減少使用農藥。 (中國科學報)

 

來源:基因農業網

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