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生物技術前沿一周縱覽(2014年10月17日)

2014-10-17 09:12 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 揭示控制水稻籽粒大小的分子機制

       
籽粒大小是決定水稻產量和品質的一個關鍵因子,然而控制籽粒大小的分子機制目前仍不清楚。研究人員通過大規模篩選水稻T-DNA插入突變體庫,獲得一個水稻籽粒顯著變大的突變體材料,分子生物學及遺傳學研究表明,該表型是由于編碼一個細胞色素P450基因OsCYP78A13 的激活而導致。在水稻基因組中OsCYP78A13 存在另一同源基因LOC_Os03g30420(命名為Grain Length 3.2,GL3.2),這兩個細胞色素P450基因具有不同的表達模式,轉基因分析表明它們均可促進籽粒生長。代謝組學研究證明,水稻中存在一種脂類化合物,可能是調控種子大小的關鍵信號分子。對1529份水稻品種序列多態性的分析發現在秈稻品種中CYP78A13 的多態性顯著高于粳稻品種。該項研究揭示秈稻品種中CYP78A13 的多態性在水稻高產育種中具有非常大的潛在應用價值。(Plant, Cell & Environment
 
 
海島棉基因組測序基本完成
 
我國棉花產量已超過美國躍居世界第一,在棉花纖維發育機理闡明、數量性狀遺傳解析、種質資源創制和生物信息學等方面的研究都有顯著進展。但纖維品質、抗病性等性狀還有待提高。為了解決這一問題,華中農業大學研究團隊從2011年起開展了海島棉的基因組測序工程。海島棉是目前品質最優的栽培種,具有纖維長、細、強的特點,是紡織高支精梳紗和特種織物不可缺少的原料。通過對棉花基因的分析,初步判明了一種基因對于提高棉花抗病性狀具有明顯作用,能夠有效抵抗棉花黃萎病。目前,對我國原產海島棉的基因組測序已基本完成,有望解決我國棉花纖維品質與抗病性不能兩全的難題。(生物通
 
 
番茄變異組研究成果助力番茄改良
 
番茄變異組國際研究團隊通過對世界各地的360份番茄種質進行了重測序分析,構建了完整的番茄遺傳變異組圖譜,為揭示番茄的進化歷史、基因挖掘和分子育種奠定了基礎。該研究是繼2012年完成番茄全基因組序列圖的繪制后另一重要成果。在現代的番茄育種中,野生種質資源被廣泛的應用,通過比較基因組學,該研究準確地界定了野生漸滲片段在栽培番茄基因組中的位置和長度。分析發現,番茄的馴化和野生資源的利用共導致了約25%(200Mb)的基因組區域被固定,這嚴重的限制了番茄的進一步改良,番茄基因組框架的重新構建將是番茄改良的新途徑。變異組研究不僅有助于了解番茄育種的歷史,也為未來番茄育種指明了方向。變異是遺傳育種的基礎,后續研究將進一步闡明番茄重要農藝性狀的遺傳和分子機理,并為全基因組設計育種打下堅實的基礎。(Nature Genetics
 
 
中國西南地區食用和藥用植物的昆蟲傳粉和繁育系統提出新的研究框架
 
研究人員對中國西南地區,特別是云南常見的特色食用和藥用植物的昆蟲傳粉和繁育系統進行了綜合分析,對中蜂在滇西北的種群下降的原因開展了調查,以深入理解該地區作物傳粉面臨的問題,并提出了應對措施。同時,對作物傳粉領域在我國的研究提出了較系統性的框架和建議?;谖覈^大部分農作物尚缺乏傳粉和繁育系統研究,以及傳粉昆蟲種群下降的現狀,建議增加對該領域的關注:1)隨著作物種植策略的改變,制定和發展新的授粉策略,如人工授粉需要考慮作物的自交不親和性和維持高的遺傳多樣性;2)研究意蜂的引入對中蜂現有種群、農作物以及近緣野生種和野生植物授粉的影響;3)近些年,大量野生食用和藥用植物的栽培,我國將能成為研究其馴化過程的繁殖生態學的中心。傳粉生態學在中國起步較晚,主要集中在對野生植物的研究。需要有更多的昆蟲學家、農學家和園藝學家一起,去更多關注與國民經濟發展相關的食用和藥用作物的傳粉生態學研究。此外,一些新技術的引入,將有助于建立農作物繁育系統和傳粉系統的研究體系。(American Journal of Botany
  
 
OSCA1充當植物的滲透傳感器
 
水對植物生長和發育非常重要。但植物是怎樣感應水含量波動的。高滲透性(Hyperosmolarity)已知會誘導[Ca2+]i (胞質鈣離子濃度)發生瞬時增加。研究人員通過研究擬南芥突變體,osca1突變體在滲透壓力下影響保衛細胞和根細胞中的滲透性Ca2+信號傳導、降低水蒸騰調控和根生長,發現胞質膜蛋白OSCA1是人們長期尋找的介導[Ca2+]i增加的Ca2+通道。(Nature)
 
 
 
單分子測序揭示丹參葉綠體DNA修飾之間復雜的相互作用
 
丹參(Salvia miltiorrhiza)是最廣泛使用的藥用植物之一。作為基于葉綠體基因工程手段開發使丹參活性成分過表達方法的第一步,研究團隊從基因組、轉錄組和堿基修飾三方面對丹參葉綠體進行了分析。先從新鮮葉片中提取總基因組DNA和RNA,然后進行鏈特異性RNA測序和單分子實時(Single-Molecule Real-Time,SMRT)測序分析。該研究并用二代和三代DNA測序技術,使在基因組層面研究非編碼RNA和DNA修飾成為可能。然而,原來關于反義RNA和DNA修飾研究在實驗上具有相當大的困難。葉綠體asRNA和DNA修飾的存在和功能的驗證是更加困難的。該研究所描述的一些發現從目前的技術上來看有巨大進步。研究提出的數據已經證實了由asRNA和DNA修飾引起的基因表達調控的復雜性。(PLoS ONE
 
 
大米中重金屬砷形態分析和風險評估
 
自然界中的砷元素以許多不同形態的化合物存在,其毒性取決于它的化學形態和種類,毒性較大的為無機砷(AsⅢ和AsⅤ),低毒性為甲基砷(DMA和MMA)。水稻生長在淹水厭氧環境中而更容易吸收富集砷,其顆粒對砷的累積導致大米成為人們一個重要的砷攝入途徑。因此準確測定大米中砷形態及含量,進行風險評估具有重要的意義。研究人員采用高效液相色譜-原子熒光聯用的檢測方法,對大米中的四種砷形態化合物進行分析。經分析來源于廣東省13個城市的260個大米樣品中,總砷的含量在未檢出到225.58 ng/g之間,平均值為57.27 ng·g-1。大米中四種不同砷形態的含量依次為:AsIII (34.77 ng·g-1) > AsV (9.34 ng/g) > DMA (8.33 ng/g) > MMA (4.82 ng/g)。經計算廣東省人均通過食用大米周攝入無機砷的含量為1.91 µg·kg-1 體重,13個城市大米砷含量的健康風險熵在0.06到0.30之間,表明廣東省大米中砷含量對人類健康沒有負面影響。(Environmental Geochemistry and Health
 
 
TubZ分離系統的分離與調控機制研究中取得重要進展
TubZ質粒分離系統(plasmid partition system)是近年來被發現的一類新的分離系統(Ⅲ型分離系統),它編碼DNA結合蛋白TubR和自組裝蛋白TubZ。質粒pBsph是該實驗室首次在球形芽胞桿菌C3-41中發現的一個大質粒(178 kb)。質粒pBsph上一個2.3 kb的DNA片段組成了一個最小復制子,它包含有tubZ和tubR基因以及上下游部分DNA片段。TubR與上游DNA區域重復序列(tubC)的結合不僅為質粒分離所必需,而且能夠在轉錄水平上負調控分離操縱子的表達。TubZ能與TubRC結合形成三元核蛋白復合體TubZRC,在質粒的分離和穩定中發揮重要作用。該研究還發現了TubZ系統一個新的調控因子TubX,它能夠和tubRZ操縱子的啟動子結合,通過拮抗TubR的負調控活性來正調控分離蛋白表達,進而參與質粒的分離和穩定。該研究提出了TubZ分離系統的一個調控模型,這對于進一步理解TubZ介導的遺傳物質的穩定遺傳機制及二元毒素的進化具有十分重要的意義。(Microbiology-SGM和Journal of Bacteriology
 
 

來源:基因農業網

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