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生物技術前沿一周縱覽(2014年9月19日)

2014-09-19 10:29 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

一種更易獲得小麥突變的方法加快小麥育種

 
小麥基因組測序2010年已經完成,但是要測定新的品種仍然是非常昂貴的。研究人員開發了一種軟件,能夠降低發現小麥中的突變的成本,該軟件設計利用一個事實——90%的小麥基因組是重復序列,不可用于研究,只需挑出其余的10%基因序列。通過將現有的小麥信息,與更簡單的近緣種植物二穗短柄草(Brachypodium distachyon)進行比較,能夠將小麥基因的活性部分“縫合”在一起,并定位到所研究的基因區域,了解該區域的功能,繼而匹配到小麥基因組的部分,并將它們與顯示突變的植物進行比較。通過這種更快更簡便的方法識別突變,例如抗病和初花期突變,可以用于遺傳育種,使農作物增產。(Plant Journal


限制小麥雜交育種的關鍵基因被發現

大約三千五百萬年以前,野生的小麥祖先常常通過雜交來交換基因。不過,隨著一萬年前農業和栽培小麥的興起,這種植物的遺傳結構發生了改變,不再是擁有兩套染色體的二倍體,而是成為了多倍體。研究人員發現了限制小麥通過雜交獲得其它植物基因的能力基因,命名為
Ph1。該基因也阻止了小麥與其近親雜交,可以通過暫時沉默Ph1基因,允許黑麥等植物的染色體與小麥配對,通過天然的方式給小麥引入新基因。研究人員通過這種方式,向小麥引入了山羊麥(goatgrass)的基因,讓小麥具備了抵抗條銹菌的能力。這項研究打破了傳統雜交育種的瓶頸,人們可以在此基礎上,為小麥賦予大量其它禾本植物的抗蟲抗病特性,減少作物損失和殺蟲劑的用量。(PNAS


水稻內切核酸酶控制了溫敏核雄性不育

水稻是主要的糧食作物之一,全世界一半的人口均以稻米為主食。以雄性不育為基礎的雜交水稻的研究和利用為解決人類的糧食問題提供了一條可行的途經。用光溫敏不育系配制的雜交稻被稱作兩系雜交稻。目前,兩系水稻已成為我國水稻生產中不可或缺的類型,在保障糧食安全中發揮重要的作用。研究人員成功克隆出了一個新型的水稻光敏核不育基因
tms5,證實大部分的兩系雜交水稻都是使用tms5作為不育基因。tms5編碼了一個短版的內切核酸酶RNase Z,研究人員將其命名為RNase ZS1。新研究揭示了RNase ZS1介導調控UbL40 mRNA的一種新機制,證實在水稻中這種調控的喪失導致了TGMS,這一研究發現為進一步闡明光溫條件控制水稻育性轉換的分子機制,指導兩系雜交稻育種,深入利用水稻雜種優勢具有深遠的意義。(Nature Communications


植物生長素極性運輸的重要調控信號

人們對生長素極性運輸調控的分子機制仍所知甚少。研究人員證實ROP3在胚胎發育以及生長素依賴性的植物生長中發揮重要的作用。ROP是植物中Rho家族小鳥嘌呤核苷酸結合蛋白,它們在植物中的信號轉導中發揮至關重要的調節作用。ROP3喪失功能或發生顯性負性(dominant-negative,DN)突變,可造成早期胚胎發育過程中細胞分裂模式發生改變,至胚后期生長素調控的生長和發育反應一連串的缺陷。該研究證實了ROP3對維持質膜中PIN蛋白的極性起重要作用,轉而確保了生長素的極性運輸和分布,由此控制了植物的圖式發育和生長素反應。在擬南芥中ROP3 GTPase促進了生長素極性運輸和生長素反應,在胚胎發育和幼苗生長中發揮極其重要的作用。(Plant cell


更快轉化二氧化碳提升植物光合作用

科學家通過基因工程,構建了能夠更快轉化二氧化碳的煙草,這是提高農作物光合作用效率的重要一步。
Rubisco是光合作用中決定碳同化速率的關鍵酶,是世界上豐度最高的蛋白之一,占葉片可溶性蛋白的一半。植物生產這么多Rubisco可能是為了補償它較低的催化效率。研究人員將藍藻(Synechococcus elongatusRubisco基因引入煙草(Nicotiana tabacum)的葉綠體基因組,構建了兩種煙草,一種具有細菌Rubisco和相應分子伴侶(幫助Rubisco正確折疊),另一種具有細菌Rubisco和為其提供結構支持的蛋白。研究顯示,這兩種煙草都能利用細菌Rubisco進行光合作用,其中的Rubisco比普通煙草少,而碳同化速度比普通煙草快。(Nature


麗魚科魚基因組適應性輻射的標志

在非洲大裂谷的湖泊和河流中發現的2000種左右的麗魚科魚,是適應性輻射的經典例子。在一項大規模國際合作項目中,對5個截然不同世系的非洲麗魚科魚的基因組和轉錄組進行了測序和分析。所獲數據顯示,與其他魚種相比,它們的基因復制過多。存在大量非編碼要素分化(element divergence)、加速的編碼序列演變、直系同源基因對中與可轉座要素插入相關的表達分化(expression divergence)以及由新穎miRNA進行的調控。對來自6個密切相關的維多利亞湖魚種的60個個體所做的測序數據,指向麗魚科魚與對編碼變體和調控變體的全基因組分化選擇相關的迅速物種形成,同時也說明古代純化選擇(purifying selection)放松的時期使得既有變異(standing variation)能夠累積,后者在促進分化中可能起重要作用。(Nature


野莓提取物可增強胰腺癌藥物功效

野櫻莓(黑果腺肋花楸,Aronia melanocarpa)是生長在北美東部濕地和沼澤地區的一種野生漿果。其漿果富含維生素和抗氧化劑,包括各種多酚類化合物。研究人員在實驗室采用著名的胰腺癌細胞株(AsPC-1),對野櫻莓提取物結合化療藥物治療進行比較性評估,考察了對于細胞株的影響。結果表明,該美國本土野莓,可以增強胰腺癌常用化療藥物的有效性。表明在化療周期中添加保健營養品,可以提高常規藥物的療效,特別是難以治療的癌癥,如胰腺癌。該研究小組進而研究得出野櫻莓提取物殺死癌細胞的有效性可能是通過細胞凋亡(程序性細胞死亡)實現的。因此,多酚不僅對于腦腫瘤,而且對于胰腺癌,將會具有巨大的治療潛力。(Journal of Clinical Pathology


合成有機硼化合物的一條新路徑

該論文報告了一個催化過程,該過程將兩個簡單不飽和有機分子(一個是高度選擇性的銅-二硼試劑,另一個是單取代的丙二烯)相結合來生成一個硼取代的有機銅中間體,后者然后又參與一個化學選擇性、點選擇性和對映選擇性烯丙基取代反應。將這一方法用于數量達到克水平的兩種天然產物的對映選擇性合成,這兩種天然產物分別是:抗腫瘤藥物herboxidiene和立體異構純的rottnestol,后者是一種半縮酮,最初是從一種海綿分離出的。這一方法的進一步發展,應能用于其他難以獲得的含alkenylboron有機銅化合物的合成,將促進經濟有效合成路徑的問世。(Nature

 

來源:基因農業網

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