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生物技術前沿一周縱覽(2015年6月26日)

2015-06-26 08:20 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

植物對信號的分辨
 
氣孔是植物表面上的小孔,它們調節植物與大氣之間的水分和氣體交換。植物表皮層中的氣孔模式取決于通過位置信息進行的細胞-細胞通信,在這些信息當中有一類分泌的肽,被稱為“表皮模式形成因子”(EPFs)。通過研究氣孔發育和模式形成的分子機制,研究人員發現,兩種信號傳導肽,即Stomagen (氣孔發育的一個正調控因子)和EPF2 (這一過程的一個負調控因子),利用同一受體激酶ERECTA來微調氣孔發育。有趣的是,這兩種肽都以相似的親和性與ERECTA及其共受體TMM結合,所以它們為了和受體結合而相互競爭。似乎決定被激活的ERECTA是傳遞一個刺激信號還是傳遞一個抑制信號的是下游的信號作用:活體數據顯示,觸發下游信號作用成分的磷酸化的是EPF2而不是Stomagen。(Nature)
 
 
發現控制大豆種皮透性的基因
 
研究人員鑒別出了一個控制大豆種皮是硬實或是具有透性的基因,這一研究發現可以用來開發出適應南部和熱帶地區的更好的大豆品種,豐富這一作物的遺傳多樣性及提高大豆的營養價值。新研究發現了GmHs1-1基因突變可導致野生大豆的硬種皮變得具有透性??梢愿脑爝@一基因來為種子透性是不利因素的種植區域培育出改良的大豆品種。此外,GmHs1-1還與大豆的鈣含量有關聯,這為提高豆制品的營養提供了一個遺傳靶點。該研究小組的下一個目標是,鑒別出與GmHs1-1互作的基因,了解它們是如何協同作用來控制鈣以及有可能其他的礦物質的含量的。了解決定種子透性的機制,還可以讓研究人員更好地獲得野生大豆大量未開發的遺傳多樣性從而豐富栽培品種,當前的品種由于缺乏遺傳多樣性而阻礙了產量的提高。(Nature Genetics
 
 
CRISPR編輯水稻基因的遺傳模式與脫靶突變
 
通過CRISPR/Cas9基因編輯可快速改良水稻中的一種抗除草劑性狀。在水稻中通過類似的CRISPR/Cas9系統產生的大多數假定純合突變,表明是胚系突變,根據經典遺傳學理論可以進行傳遞。在這項研究中,在T0代中觀察到了高頻率誘變和比例較大的假定等位基因突變。而且,雙等位基因T0株系后代的基因型往往很難預測,突變的傳遞基本上不符合經典的遺傳規律,這表明,T0代轉基因水稻中的突變主要是體細胞突變。接下來,研究人員探索了T1植株的遺傳模式。不管是否存在CRISPR/Cas9轉基因,T1株系中的突變可穩定地傳遞給后代,從而指出了一種標準的種系傳遞模式。對脫靶效應進行了評價,結果表明,通過仔細選擇靶標,在CRISPR/Cas9介導的水稻基因編輯中脫靶突變是很罕見的。(Scientific Reports
 
 
生長素信號轉導的新調控機制

生長素受體TIR1為E3泛素連接酶。生長素通過介導其受體TIR1與轉錄抑制子Aux/IAA蛋白直接互作,促使后者降解,將下游的轉錄因子去抑制化,從而激活生長素信號通路。目前對調控TIR1與Aux/IAA互作的分子機制知之甚少。新研究發現水稻親環素蛋白(cyclophilin) LATERAL ROOTLESS2 (LRT2)具有肽酰脯氨酰順-反異構酶的活性,通過催化水稻OsIAA11蛋白Domain II肽酰脯氨酰的順-反異構化而調控OsIAA11蛋白與受體OsTIR1的互作,從而直接調控OsIAA11抑制子蛋白的降解。lrt2突變抑制OsIAA11和OsTIR1之間的互作,導致OsIAA11蛋白異常積累,從而阻遏生長素信號通路的激活以及包括側根缺失等嚴重的生長發育缺陷。該項研究揭示了生長素信號轉導一種新的調控機制。(Nature Communications
 
 
首次在真菌中發現操縱子結構
 
操縱子已被認為是原核生物基因組結構和調控的主要特征之一。然而隨著生物學研究的深入,人們在秀麗隱桿線蟲等幾種動物和馬鈴薯中發現了含有蛋白質編碼基因的操縱子。利用生物信息學、分子生物學和化學手段,合作研究小組發現在子囊真菌Glarea lozoyensis中存在著參與次級代謝的操縱子。他們還對Glarea lozoyensis中的另外2個類似操縱子結構在轉錄水平上進行了驗證。此外,根據構巢曲霉、Glomerella graminicolaDrechslerella stenobrocha的基因組與轉錄組數據對類似操縱子結構進行了預測,發現類似操縱子結構在真菌中較為普遍。研究結果不僅為真菌次級代謝產物編碼基因的起源與進化研究提供了新的依據和途徑,而且有利于進一步全面深入的認識和理解真菌乃至真核生物基因的轉錄調控模式,在真菌聚酮化合物研究方面也具有重要的理論和實踐意義。(mBio
 
 
華北平原農業與地下水資源可持續研究取得進展
 
過去30年,華北平原的農業生產取得了長足的發展,農業投入、產出水平達到新的歷史水平,然而高強度的灌溉和施肥已經在區域范圍內造成了嚴重的地下水超采和包氣帶土壤污染。“小麥—玉米”一年兩熟的高強度農業必不能持續發展。華北平原農業的未來出路在何方是諸多科學家所共同關注的問題。該研究系統地比較了1980-2011年華北平原和美國高平原的農業生產特征及其對地下水資源消耗的影響,探討了實現華北平原農業可持續發展的途徑。鑒于美國高平原的農業結構調整與地下水保護方面的經驗,在華北平原壓縮高耗水冬小麥的播種面積,控制化肥施用水平,同時通過單季玉米品種和栽培技術的改進,將會大力補償因縮減冬小麥種植引起的產量損失,可望有效地緩解華北平原地下水資源面臨的困局。(Environ. Res. Lett.) 
 
 
草原的生物多樣性流失
 
科研人員報告稱美國加利福尼亞的一處草原的植物物種流失與氣候干燥性的不斷增加有關。由于缺乏朝著生物多樣性增加或減少發展的一致的全球趨勢,全球變暖對于物種多樣性的后果尚不清楚。在2000年到2014年的15年時間里監測了加利福尼亞的一處草原的80個單獨地點的植物物種。在這個地區和其他半干旱地區,預報預測了氣候在未來一個世紀將變得越來越干燥。在單個地點內以及在所有研究的地點,物種數量下降。原產的一年生野花構成了這種減少的最大份額,而在這個群體中,平均比葉面積(SLA)下降。比葉面積(SLA)高與干旱耐受性低有關聯,而比葉面積(SLA)的下降提示了耐旱物種的不成比例的流失。此外,還觀察到了在仲冬降水量的顯著下降,這是多樣性流失的一個重要的預測因素。多樣性流失的其他可能原因,諸如牲畜放牧、火、氮沉降以及非原產物種的增加,看上去對多樣性沒有顯著影響。(PNAS)
 
 
新發現安全抗凝血劑
 
巖藻糖化胺聚糖(FG)的一種低聚糖片段可能有選擇性地抑制體內的因子X酶這種體內血凝路徑的最終酶復合物,具有獨特、復雜而不明確的結構,是一種有效的天然抗凝劑,具有非選擇性活性,可導致血凝減少,但不會增加出血風險,可為安全的抗凝血劑開發奠定基礎。在這項研究中,研究人員通過FG的脫乙酰–去胺基裂解,得到一系列低聚糖。通過分析這些純化的低聚糖,發現了FG的精確結構片段,其中,nonasaccharide是最小的片段,保留了內源性tenase的強效選擇性抑制活性,同時避免了天然FG的不利影響。在體內,當以10毫克/公斤的劑量給大鼠施用nonasaccharide時,可抑制97%的靜脈血栓,而無明顯出血風險。因此,這種nonasaccharide可能作為一種新的有前途的抗凝血劑。(PNAS
    

來源:基因農業網

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