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生物技術前沿一周縱覽(2014年8月29日)

2014-08-29 08:39 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

硼可促進玉米干細胞生長和發育
       
硼缺乏是作物產量降低的一個最普遍的原因。然而,玉米作物通過什么方式來利用這種必不可少的營養素還不清楚。眾所周知,缺硼會導致植物停止生長,新的研究顯示,缺硼實際上會引起分生組織(或植物的干細胞)問題。在玉米中,在須穗的末端和周圍都分布著數以百計的分生組織。但是沒有足夠的硼,這些生長點就會瓦解,這意味著植物發育不良,須穗不能正常發育,對玉米須穗和玉米粒都有不利影響,進而影響產量。根據玉米的基因組圖譜,發現一個基因突變可阻礙須穗的發育,因為無法將硼進行跨細胞膜運輸,從而抑制了植物的進一步生長。進一步的檢測表明,在細胞水平上,受影響植物的分生組織改變了果膠,果膠通過硼而被加強,可穩定植物細胞。沒有果膠,植物分生組織就會瓦解。更加深入地了解玉米如何利用這種營養素,可以幫助硼缺乏地區的種植者提高作物產量。(Plant Cell)
 
 
植物病毒抗性基因或引起其他病毒的易感性
 
番茄黃化卷(曲)葉病毒病(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV或TY) 是由B型煙粉虱傳播,對番茄產量影響最嚴重的毀滅性病害,造成全世界番茄產量的巨大損失。對黃化曲葉病毒病毒來說,許多抗性基因(Ty-1到Ty-6)可為商業植物育種者所用。當番茄植物含有對番茄黃化曲葉病毒的抗性基因Ty-1時,病毒DNA(基因組)的一部分會成為超甲基化,其結果是,病毒的復制和轉錄被抑制。但研究人員新發現這種抗性有其致命的弱點:如果植物同時感染了另外一種重要的RNA病毒——黃瓜花葉病毒(CMV),這種抗性機制就受到損害。這對植物育種者來說是一個警告。利用Ty-1基因的確能夠提供抗性,但是如果植物受到其他各類病毒攻擊的話,在溫室和田間生長的植物中,該機制將面臨風險。(PNAS
 
 
轉錄組測序揭示牛筋草抗性基因
 
牛筋草是一種一年生禾本科惡性雜草,分布于全世界溫帶和熱帶地區,根系發達且較深,耐旱能力和生長能力特別強,對粵西、粵北以及珠三角的瓜菜、水果等經濟作物造成不利影響。牛筋草對多個除草劑形成抗性,包括最常用的除草劑,百草枯。然而雜草對百草枯的抗性機制尚未被完全了解。為了進一步研究牛筋草對百草枯抗性的內在分子機制,研究人員對牛筋草敏感性和抗性品種在百草枯處理與不處理時的轉錄組進行了系統分析,并分析了有關代謝途徑,同時發現了與活性氧清除相關的53個基因,與多胺相關的10個基因,以及與轉運有關的18個基因在百草枯處理的實驗組中存在差異表達。與多胺和轉運相關的基因很有可能是潛在的候選基因,可以進一步研究其在抗性中的作用。轉錄組數據可作為基因表達和功能基因組學研究進一步分析的參考依據,并且有助于在分子水平上研究牛筋草的百草枯抗性。(PLoS ONE
 
 
普通油茶轉錄組學研究
 
普通油茶(Camellia oleifera),又稱白花油茶,隸屬于山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)之油茶組(Sect. Oleifera)植物,是原產我國南方的重要木本油料樹種,在中國有長達2000-3000年的栽培歷史,與油棕、油橄欖和椰子齊名為世界四大木本油料植物??蒲腥藛T對普通油茶轉錄組學及其油脂代謝途徑進行了研究。與小葉茶開展比較轉錄組學分析;解析了油茶脂肪酸代謝、甘油三酯代謝等油脂代謝途徑,挖掘了參與的重要功能基因,揭示了油茶在油脂代謝過程中的調控方式。通過與其它 21 種油料植物油酰磷脂酰膽堿去飽和酶編碼基因(FAD2)比較分析發現:普通油茶的 FAD2 基因與油橄欖最為接近,離油桐最遠,暗示著油茶與油橄欖的 FAD2 基因之間可能存在著平行進化的關系,使得它們具有相似的功能與結構,從而導致產生相似的脂肪酸含量和比例,最終形成了相似的油脂品質。取得的結果為油茶享有“東方橄欖油”之美譽提供了比較轉錄組學證據,為將來進一步開展普通油茶的比較功能基因組學研究與分子育種奠定了重要基礎。(PLoS ONE
 
 
基因組學揭示蜜蜂的進化史
 
近年來,蜜蜂棲息地的大量喪失是讓人擔憂的主要原因。蜜蜂面臨著疾病、氣候變化和管理措施的威脅。為了應對這些威脅,重要的是要了解蜜蜂的進化史,以及它們是如何適應世界各地不同環境的。研究者第一次對蜜蜂基因組變異進行了整體分析,以來自世界各地14個居群的140種蜜蜂為對象進行了總深度為634×的高通量測序,從中鑒定了830萬個SNP,分析了這些SNP的遺傳變異模式。結果顯示,蜜蜂具有驚人高水平的遺傳多樣性,并表明這個物種最可能起源于亞洲,而不是以前認為的非洲。隱藏在基因組變異模式背后的信號表明,居群大小的巨大周期性波動,反映了冰川作用的歷史模式。這表明,從歷史觀點上說,氣候變化對蜜蜂種群具有強烈的影響,而高水平的近親繁殖,并不是蜜蜂全球棲息地喪失的一個主要原因。該研究對于進化和遺傳適應性提供了新的見解,并為研究抗病性和氣候適應性背后的生物學機制建立了一個框架,對于保護迅速變化的世界中的蜜蜂,是至關重要的。(Nature Genetics
 
 
系統發育分析中缺失數據影響研究獲得新結論
 
在系統發育分析時缺失數據普遍存在于很多數據矩陣中,其對系統發育關系準確性的影響研究是長期以來備受關注的難題。研究人員利用酵母和薔薇目兩個系統發育關系解決較好的經驗數據矩陣,探討了缺失數據對系統發育關系準確性的影響。該研究將不同比例的缺失數據人為地引入到不同數目的基因片段中,檢測增加或去掉包含缺失數據的基因對系統發育分析的利與弊。同時,尋找缺失數據在數據不全基因片段中的比例,即增加它們對系統發育關系分析產生利弊的可能的閾值,以及缺失數據是否對系統樹枝長的估計產生影響。研究發現,在系統發育分析中增加包含缺失數據的基因片段與去掉這些片段相比,前者提高了系統發育關系的準確性,在整個矩陣包含很多含缺失數據的基因片段情況下尤其顯著。增加包含缺失數據的基因片段更有助于解決由于信息位點不足等因素造成的系統發育關系未得到解決的節點。而且,也沒有發現缺失數據對枝長的估計產生明顯的影響。因此,該研究不支持傳統上認為的去掉數據不全的基因片段是一種更安全的或更保守的觀點。Molecular Phylogenetics and Evolution    
 
 
解析樺木酸抗癌機制
 
樺木酸(BA)是存在于白樺樹樹皮中的一種天然羽扇烷型三萜。BA作為抗癌化合物的一個來源,起著至關重要的作用。體外研究表明,這種藥劑可強有力地有效對抗多種腫瘤細胞,包括黑色素瘤、白血病、結腸癌、肺癌、前列腺癌和多發性骨髓癌,同時,BA及其類似物可用作HIV-1感染的潛在療法。BA可誘導宮頸癌抗增殖活性,但是這個過程的分子機制并未完全理解。研究人員利用蛋白質組學方法,進一步研究了細胞凋亡過程,揭示樺木酸治療后Hela細胞中的蛋白質表達變化,發現參與氧化還原過程的UDP-葡萄糖6-脫氫酶、6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶脫羧基、chain A Horf6(一種新型人類過氧化物酶),在氧化應激反應途徑的細胞凋亡過程中表現下調。參與內質網途徑的蛋白質葡萄糖調節蛋白和TIP47蛋白酶,經BA處理后分別表達上調。結果表明,BA可通過引發內質網途徑和ROS介導的線粒體途徑,誘導Hela細胞的凋亡。(PloS ONE
 

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