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生物技術前沿一周縱覽(2015年10月9日)

2015-10-12 09:56 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

一種新的玉米耐旱基因被克隆
 
玉米是我國最重要的糧食作物之一,其生產常常受到干旱等自然災害的威脅。研究人員利用全球不同地區的玉米材料組成的自然變異群體,運用全基因組關聯分析研究策略,發現位于玉米第10號染色體上的一個編碼NAC轉錄因子的基因ZmNAC111對玉米耐旱性起到了重要作用。在干旱敏感的材料中,ZmNAC111啟動子區域攜帶一個82-bp的微型轉座子插入,該轉座子能夠通過產生小RNA分子來介導ZmNAC111啟動子區域的DNA和組蛋白甲基化,從而抑制基因表達;而在耐旱的玉米材料中,ZmNAC111啟動子區域沒有這個轉座子的插入。提高玉米體內ZmNAC111的表達量,能夠促進葉片氣孔在干旱脅迫下關閉、提高水分利用效率,從而增強玉米耐旱能力。研究人員還發現該轉座子的插入可能發生在玉米野生種大芻草的馴化過程之后,并推測插入位點在玉米由熱帶向溫帶馴化過程中可能受到了人工選擇。(Nature Communications
 
 
獼猴桃高密度遺傳圖譜構建成功
 
獼猴桃富含果實維生素C、膳食纖維和多種礦物營養,被譽為“水果之王”。獼猴桃屬具有 54 個種,21 個種下分類群,遺傳多樣性豐富。研究人員采用山梨獼猴桃和中華獼猴桃種間雜交群體,利用基于第二代測序的RAD-seq技術構建獼猴桃種間高密度遺傳連鎖圖譜。父母本圖譜中各有29個連鎖群(2X=58),分別包含4214和2426個SNP標記。該圖譜能將獼猴桃基因草圖中無法組裝的440個Scafflold錨定到基因組上,極大提高基因組組裝水平。獼猴桃種間高密度遺傳圖譜不僅為獼猴桃基因組序列精細組裝提供了重要參考,并為開展獼猴桃優異性狀的QTL定位研究,挖掘相關候選基因奠定了基礎。同時,將群體性別表型標記定位在圖譜上,鎖定性別相關區段在第25號染色體端粒位置,并開發3個性別鑒定標記,用于獼猴桃植株早期性別篩選,利于獼猴桃分子輔助育種。(DNA Research)
 
 
植物早期胚胎發生過程研究
 
植物胚胎分為胚體和胚柄兩大結構。胚柄在植物早期胚胎發育的過程中起到支撐胚體以及向胚體輸送營養物質、生長調節因子的作用。在胚胎發育過程中胚柄細胞逐漸發生細胞程序性死亡,并不參與成熟植株的絕大部分組織構建。胚柄細胞是否能發育成為胚胎尚無定論。本研究中,研究人員采用活體體內激光切割系統在擬南芥胚珠內切斷胚體胚柄的聯系,培養后發現部分胚柄能夠發育成為一個新的胚胎,給出了胚柄的胚胎發育潛能是被胚體抑制的最直接證據。該研究還發現生長素的極性運輸在胚體抑制胚柄細胞胚胎潛能的過程中起了重要的作用。(PNAS
 
 
基因編輯小豬或成為寵物
 
相比于大鼠或小鼠,豬在生理和遺傳學上更接近人類,使得它們在作為人類疾病的模型生物時更為有用,且體型較小的豬更適合用于研究。相比于普通豬的體重超過100公斤, Bama豬重量只有35-50公斤。為了生成體積較小的基因編輯迷你豬,華大基因研究院(BGI)利用基因編輯技術使得Bama胚胎細胞中兩個拷貝的生長激素受體基因(GHR)的其中一個喪失功能,導致豬發育不良。隨后通過正常交配構建出了迷你豬。在獲得的20頭二代基因編輯豬中,未觀察到不良健康后果。這些動物成熟時的重量大約為15公斤,相當于一只中型狗的重量。BGI有意將這些豬當做寵物出售,以評估市場需求,并進一步深入醫學領域動物模型研究。(Nature
 
 
蝴蝶通過轉基因完成進化
 
來自法國的研究人員發現寄生蜂的基因普遍存在于許多種蝴蝶的基因組中。這些基因通過一種寄生蜂相關的病毒,從而水平轉移到這些蝴蝶的基因組中。似乎這些來自寄生蜂的基因已經被蝴蝶基因組“馴化”,并可能被用來發揮作用,來保護蝴蝶抵抗他致病病毒。這些研究結果表明,不同種類的蝴蝶(包括大紅斑蝶),都是在進化的過程中存在著自然產生的轉基因生物(GMO)。這一新奇發現,表明了自然界可能存在著因為基因的水平轉移而產生轉基因生物。這種水平的基因轉移可能突破生殖隔離,而借助第三種生物(如寄生蜂病毒)或者不借助第三種生物,而完成親緣關系遙遠的兩種物種間的基因轉移。這無疑再次拓寬了人們對于昆蟲的認識。(PLoS Genetics
 
 
解析纖維素酶高分泌機制
 
以里氏木霉為代表的絲狀真菌具有高效的纖維素酶分泌能力。研究人員利用粗糙脈孢菌(Neurospora crassa)體系,對里氏木霉高產菌株RUT-C30相對野生型QM6a發生突變的164個基因在粗糙脈孢菌中進行了同源基因搜索,其中86個同源基因在粗糙脈孢菌中具有純合突變體。通過系統分析所有同源基因的突變體纖維素酶分泌能力,發現12個基因突變體纖維素酶產量顯著高于野生型。其中,纖維素酶產量最高的菌株為Ncap3m(NCU03998)基因突變體,該基因編碼銜接蛋白3復合體(adaptor protein 3 complex,AP-3)上的μ亞基,該突變體在半纖維素酶產量上也顯著高于野生型。研究推測,Ncap3m基因可能參與了胞內分泌蛋白的降解途徑,當缺失該基因后,部分分泌蛋白降解失控而分泌到胞外,從而增加了整個纖維素酶的產量。該研究表明AP-3復合體與絲狀真菌纖維素酶分泌高度相關,為纖維素酶高產菌的進一步改造提升提供了新思路。(Biotechnology for Biofuels)
 
 
青藏高原土壤微生物群落對溫度的響應機制
 
土壤微生物在陸地生態系統碳、氮循環中起著重要的作用,研究人員在青藏高原利用土壤移植野外定位試驗,將海拔3200m的土體,移植到3400m、3600m、3800m,模擬氣候變冷的情況;同時將3800m的土體下移到3600m、3400m、3200m,模擬溫度提高的情景。利用高通量測序研究了土壤微生物類群、多樣性及溫室氣體排放通量的變化。結果表明,土體移植2年后,土壤細菌群落與目的地海拔的細菌群落結構越來越相似,與原來海拔處的細菌群落結構差異越來越大。溫度提高或降低改變細菌群落的機制主要是通過“物種調整”(species sorting)完成的。細菌群落的一些菌群豐度的變化與土壤N2O排放通量有很高的相關性,說明微生物的變化直接與地球生物化學過程相關。該研究使科學家深入認識了土壤細菌群落改變與氣候變化的關系,為預測高原生態系統結構和功能對氣候變化的響應提供了科學數據。(Applied and Environmental Microbiology
    

來源:基因農業網

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