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生物技術前沿一周縱覽(2015年9月18日)

2015-09-18 08:35 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

加快植物育種進程的新方法
 
培育具有更高產量和更高抗病性的新植物品種,需要很長的時間。特別是,選擇最有用的雜交后代,是一個勞動密集型、耗時而昂貴的過程。比利時根特大學(UGent)VIB植物科學研究所的科學家們,開發了一種新的方法,能夠在植物還是一顆幼苗的時候,預測出的最終植株大小,由此將能夠顯著加快植物的育種進程。這種方法是基于RNA的,而不是基于DNA的。研究人員對玉米幼苗葉片的細胞分裂區域進行了轉錄組研究,確定了植物生長和植株大小的決定機制,將一組RNA分子與外部特征聯系起來,在生長過程中這些特征直到生長過程后期才表達,如最終的葉大小和生物量的產生。(Genome Biology
 
 
水稻基因組變異圖譜揭示水稻改良的育種印跡
 
水稻是世界上最重要的糧食作物之一。研究人員通過分析來自73個國家1479個水稻品種,包括一些地方品種和現代栽培種的低覆蓋測序數據,鑒別出了兩大主要的亞群indica I (IndI)和indica II (IndII),其對應獨立育種工作生成的兩個雜種優勢類群。研究人員檢測到了跨越7.8%水稻基因組,在IndI和IndII之間受到不同選擇的200個區域,將它們稱之為育種印跡。這些區域包括GWAS研究揭示的、與重要農藝性狀相關的許多已知功能基因及基因位點。糧食產量與品種中育種印跡的數量呈正比,表明了一個品系中的育種印跡數量或許可用于預測水稻的農藝潛力,選出的基因位點或可為科學家們提供一些水稻改良的靶點。(PNAS
 
 
脆稈水稻機理研究取得進展
 
由于水稻秸稈數量多、體積大且降解速度慢,在短時間內難以及時處理,會影響后茬作物播種,而直接焚燒又會造成環境污染和資源浪費。為了破解秸稈還田的難題,科研人員通過離子束誘變技術創建水稻脆稈突變體,在保持優良農藝性狀的同時,收獲時秸稈更加容易破碎,有利于直接還田,變廢為寶。水稻脆稈突變體CEF1的脆性特征表現為組織特異性,不同組織的機械抗折力差異顯著,莖稈易于折斷,而葉片表現正常??寺〉拇喽捇駽EF1是編碼水稻MYB家族的一個轉錄因子OsMYB103L。表達模式分析表明CEF1基因主要在抽穗期水稻節間和穗部表達,通過直接結合纖維素合成相關基因的啟動子,調控次生細胞壁結構的形成。CEF1基因能夠調控下游多個轉錄因子的表達,是次生細胞壁合成的重要控制因子。另外,功能研究也表明CEF1基因參與了GA介導的纖維素合成途徑。這些研究結果從分子水平揭示了脆稈特性形成的機制,為分子設計培育新的脆稈水稻品種奠定理論基礎。(Plant Molecular Biology
 
 
揭示桃果肉質調控基因
 
依據桃肉質地差異可分為溶質、不溶質、硬質桃三種類型。目前我國主栽桃品種多為溶質桃,成熟后果肉迅速軟化,貯藏時間短,極易受到病原微生物侵染,會造成大量經濟損失。研究人員通過對比溶質型桃、硬質型桃成熟過程中生長素代謝調控基因的表達模式,分析差異表達基因在硬質桃中的對外源植物激素生長素(NAA)處理的響應模式,結合基因功能分析,篩選出了一個生長素合成路徑的限速酶基因——類黃素單加氧酶基因(PpYUC11)。通過對14個不同肉質類型桃品種的研究發現,成熟階段果肉中PpYUC11表達與IAA(生長素)含量,以及果實乙烯釋放量存在協同性變化。對該基因及其啟動子區的多態性位點分析等發現,PpYUC11是調控硬質性狀的候選基因。該研究拓展了人們對桃果成熟軟化分子機理的認識,開發的硬質性狀分子標記,在培育耐貯運桃新品種方面具有重要的應用價值。(Journal of Experimental Botany)
 
 
利用CRISPR/Cas9技術對蝴蝶進行基因編輯
 
蝴蝶在從翼模式、行為、生物地理學到細胞生物學和生物化學等各方面都具有多樣化特點,使得蝴蝶成為了一個探索遺傳學、進化和形態多樣化及物種形成的一個有前景的系統。由于包括蝴蝶在內的大多數野生昆蟲都具有高度雜合性,基因組資源有限,且缺乏功能遺傳學研究方法,大大限制了蝴蝶作為模式生物的應用。在本研究中,研究人員采用一種混合組裝(hybrid assembly)方法,構建出了柑橘鳳蝶(Papilio xuthus)和金鳳蝶(Papilio machaon)的高質量參考基因組,這些高度雜合的物種在宿主植物相互關系、成體和幼蟲顏色模式方面均有差異。為了研究這些基因的功能,研究人員開發出一種高效(效率高達92.5%)的CRISPR/Cas9基因組編輯方法,在柑橘鳳蝶中誘導出了三個基因Abdominal-B、ebony和frizzled的形態突變體。新研究為蝴蝶提供了有價值的的基因組和技術資源,并挖掘了它們作為遺傳模式系統的潛力。(Nature Communications)
 
 
刺參免疫通路基因篩選
 
燦爛弧菌(Vibrio splendidus)是刺參(Apostichopus japonicus)腐皮綜合癥的主要致病因素之一,嚴重危害刺參養殖產業的發展。研究人員對燦爛弧菌侵染的抗性型和敏感型刺參的相關轉錄組和基因表達譜進行了系統分析。使用轉錄組測序共獲取3億個以上讀長,組裝成186658個contigs并進行聚類分析和基因表達譜分析,共在細菌抗性組中鑒定出358個差異表達基因(DEGs),在細菌敏感組中鑒定出102個DGEs。最終確定出30個假定的細菌抗性基因和19個假定的細菌敏感基因。(International Journal of Molecular Sciences
 
 
揭示小RNA參與染色質修飾過程
 
小干擾RNA(siRNA)是一種廣為人知的非編碼RNA,能夠調控細胞核中的基因表達。siRNA介導的染色質修飾已經在植物和酵母中被廣泛研究,但科學家們對動物的這種染色質修飾還不夠了解。研究人員發現,線蟲的Nrde(nuclear RNAi defective)通路可以將siRNA從細胞質轉運到細胞核、調控轉錄延伸、誘導H3K9三甲基化和介導RNAi的跨代遺傳。結合NRDE的內源22G RNA和外源RNAi都能通過Nrde通路誘導序列特異性的H3K27三甲基化,而且這種H3K27me3狀態可以遺傳多代。結果說明,在線蟲中dsRNA觸發的染色質修飾,是一種涉及Nrde通路的序列特異性應答。(Current Biology)
 
 
無細胞表達系統比較研究
 
無細胞表達系統讓研究人員能夠快速生成蛋白質,大腸桿菌原核系統仍然是首選,不過,由于對人類和哺乳動物蛋白及其翻譯后修飾的興趣日益增加,真核系統也逐漸受到關注。在這項研究中,研究人員比較了市場上三種常用的真核無細胞表達系統:麥胚提取物(WGE,Promega)、兔網織紅細胞裂解物(RRL,Promega)和HeLa細胞裂解物(HCL、賽默飛世爾)。對于每個系統,研究人員定量了環狀質粒和線性DNA所產生的螢光素酶蛋白的量。研究人員發現,質粒DNA產生的蛋白大約是線性DNA的500倍;對于模板上的元件,5’ UTR上的序列偏好對表達量有明顯的影響。相比而言,最有效的蛋白翻譯系統是HeLa細胞裂解物,配合含有EMCV內部核糖體進入位點的質粒。線性模板效率不高,線性模板的環化可防止降解,并提高產量。(BioTechniques
 

來源:基因農業網

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