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生物技術前沿一周縱覽(2015年7月17日)

2015-07-17 10:22 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

發現控制水稻粒形和稻米品質的重要基因

長期以來我國水稻育種的主要目的是保證產量提升,而高產水稻品質往往相對較差。如何解決“高產不優質,優質不高產”的矛盾是水稻育種工作一直以來面臨的挑戰。近日,研究團隊在水稻品質和產量協同遺傳改良的研究中取得重大進展,從優質雜交水稻不育系泰豐A中成功分離并克隆了一個控制水稻粒形和提升稻米品質的重要基因GW7。這一基因能通過改變細胞分裂模式,讓稻米變得更為細長,有效地減少堊白率和堊白面積,從而提高稻米在外觀、口感等方面的品質。研究還表明將GW7GS3基因的優異等位變異聚合并應用到我國高產秈稻中,可明顯提高稻米品質,同時還可提高產量。該項研究為水稻高產優質分子模塊設計育種直接提供了具有重要應用價值的新基因,也為揭示水稻品質和產量協同遺傳改良的分子奧秘提供了新線索。(Nature Genetics
 
 
豆科植物怎樣識別固氮菌
 
根瘤菌感染豆科植物的根,在那里它們會誘導固氮根瘤的形成。這種共生關系在農業上有重要意義,因為它會減少對氮肥的需求。但豆科植物在它們所碰到的數千種不相容的土壤細菌中是怎樣識別這些有益的共生伙伴的呢?我們知道,細菌表面上的“胞外多糖”對于這些微生物與多細胞生物之間的相互作用很重要。在這項研究中,研究人員識別出一種“胞外多糖受體”(EPR3),它介導野生豆科植物“百脈根”對根瘤菌的識別。EPR3的表達是在感知到被稱為“Nod因子”的細菌信號作用分子時誘導產生的。該受體能識別相容的“胞外多糖”,從而控制共生性感染。(Nature)
 
 
水稻雜交關鍵基因解析
 
MADS29是控制水稻(Oryza sativa L.)種子飽滿程度的基因, 它通過調控母體組織細胞退化和維持體內激素平衡來影響種子發育. 水稻異倍性雜交往往產生敗育種子, 為了探討MADS29等種子發育相關基因是否參與其調控, 近期研究人員以4份水稻材料構建4個自交組合(對照)和8個雜交組合(正反交), 對花粉粒育性、花粉管萌發及伸長、種子發育及MADS29等相關基因表達進行分析,發現在水稻異倍性雜交中, MADS29高表達, 生長素基因和母體組織PCD相關基因表達上調, 淀粉合成相關基因表達下調, 導致胚乳發育異常、種子敗育, 說明MADS29的高表達導致異倍性雜交種子敗育, 是一種有別于二倍體水稻種子發育的新型調控方式. (科學通報
 
 
國家基因庫谷子數據庫正式發布
 
國家基因庫谷子數據庫建設完成并正式開放,將免費公開2000多份谷子資源信息及部分以谷子為模式生物的基因功能研究成果等一系列數據信息。國家基因庫建設的谷子數據庫整合了大量研究成果,不僅能夠直觀展示和檢索查詢谷子種質和表型性狀的資源信息,還可展示全基因組重要性狀關聯基因位點,后續將開放相關信息檢索功能,為谷子研究提供了重要的數據庫支撐。此外,該數據庫也為普通民眾提供谷子科普知識,期望能讓更多的人關注谷子、認識谷子,并推動谷子研究的發展。未來,國家基因庫谷子數據庫還將開放谷子鑒定分析預測模型系統,該系統將基于谷子的多組學研究成果,結合生物大數據的發展,利用機器學習方法開發而成,屆時將為揭示谷子抗旱節水、豐產、耐瘠和高光合作用效率等生理機制及其他相關生物學研究和谷子新品系選育提供更加全面有效的數據庫平臺支撐。(Nature Biotechnology
 
 
大熊貓低能量代謝證據
 
大熊貓是中國特有的瀕危動物,野生個體不足2000只。大熊貓保持著食肉動物的消化道特性,卻在長期演化過程中逐漸特化為以素食為主。由于竹子不易消化,因此大熊貓每天不得不進食大量的竹子以維持生命活動需求。人們推測大熊貓可能具有較低的能量代謝,以維持其能量平衡。最近的研究結果表明,大熊貓的能量代謝率異常低,幾乎與樹獺處于相似的水平,一只體重90 kg的大熊貓的代謝水平還不足同樣體重的人類的一半。在野外,大熊貓平均每小時移動的距離只有20多米。此外,大熊貓體內與能量代謝相關的甲狀腺激素水平也非常低,這可能與一個調控其合成通路上的基因發生突變有關。在活動狀態下,大熊貓的代謝率甚至低于人類靜止狀態的代謝率。大熊貓的皮毛很厚,能夠保持體內的熱量不易散失以維持體溫。(Science
 
 
關于調控通道演變的一個系統性觀點
 
上位相互作用(一個突變的效應取決于另一個突變)已被發現會限制單一蛋白內的演變,但它們是否也會控制更大范圍的基因調控網絡以及怎樣控制在很大程度上仍然只是假設。研究顯示,Ste12結合點在釀酒酵母信息素反應通道中一個接合型特有基因的調控DNA中的出現,要求在其與乳酸克魯維酵母的共同祖先的接合型通道中事先采取對α2的抑制。因此,通過對個別調控因子(如某一個DNA結合蛋白或某一個轉錄增強子)的分析并不能明顯發現的歷史性的條件關系,會由于調控網絡(這些網絡與它們共享一些成分)之演變所受到的系統層面的限制因素而出現。(Nature
 
 
天生弱點讓“超級細菌”失去耐藥性
 
耐多種藥物的鮑曼不動桿菌是一種“超級細菌”,常在醫院造成難以治愈的感染。但研究人員發現,在它們變成了“細菌殺手”后,就不得不犧牲自身的耐藥性。當細菌準備殺死其它細菌時,會產生一種毒素注入對方體內。但在加拿大大暴發的樣本中,研究人員發現細菌的毒素注射系統是失靈的。在細菌DNA中識別出一些質體,攜帶了讓細菌擁有耐藥性的基因,正是這些質體關閉了毒素注射系統。有一部分細菌能經常地遏制這些質體的活性,開啟毒素注射系統變身“細菌殺手”,但這也意味著它在關閉耐藥性基因時變得很脆弱。世界其他地方該細菌暴發樣本中也發現了這樣的“交換”:細菌殺死競爭對手的能力被激活,它們對抗生素就失去了抵抗力。這或許會帶來更有效的治療方法,更好地預防‘超級細菌’的進化。(PNAS
 
 
現有橡膠種植的擴張將對生物多樣性以及農戶生計造成威脅
 
研究表明,氣候變化將導致當前70%的橡膠種植區域以及未來55%的種植區域不再適宜橡膠種植;小農戶的生計將面臨天然橡膠的價格波動、糧食安全及收入來源減少等多方面的威脅。與此同時,由于大量天然橡膠的市場需求,導致部分有價值及受保護的土地逐漸轉變為橡膠園,使得現有土地及生態環境遭受侵蝕和破壞。當大面積森林被橡膠園所替代時,土地利用方式的轉變將大幅降低碳儲量、土壤生產力、水資源可利用量及生物多樣性,這不僅僅在經濟發展上不可持續,水土平衡也將受到負面影響。針對橡膠種植的擴張及經濟可持續性的廣泛監測,將對土地利用規劃和政策干預起到至關重要的作用;制定相應的生態補償方案、建立“環境友好型橡膠”認證方案,能在保證橡膠供應量的基礎上減少橡膠種植擴張中對生態環境帶來的負面影響。(Global Enviornmental Change
 

來源:基因農業網

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