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生物技術前沿一周縱覽(2016年2月5日)

2016-02-05 10:03 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

調控葉片衰老可提高植物抗旱性
 
干旱是影響植物生存、生長和分布的最重要的非生物脅迫之一,目前的全球暖干化將加劇干旱脅迫。脫落酸ABA作為一種脅迫激素,是植物應對干旱脅迫的重要調控因子。研究人員發現,在干旱脅迫下,ABA信號通過其受體PYL蛋白家族抑制PP2Cs蛋白的活性來調控ABA信號通路。ABA受體PYL9和下游復合體PP2C/SnRK2共同傳遞ABA誘導的衰老信號,通過對下游轉錄因子ABFs和RAV1的磷酸化激活促進衰老相關基因的表達,從而最終導致“源”組織老葉衰老,同時增強了植物“庫”組織的滲透調節能力。該研究解析了ABA受體調控植物葉片衰老的分子機制,也加深了我們對于植物源庫關系調控機理的認知。(PNAS
 
 
解密花粉萌發過程
 
當干燥的花粉粒落到一朵花的柱頭上時,花朵會分泌出一些物質來給花粉補充水分,最終形成足夠的內部壓力令花粉生長出通往子房的花粉管。研究人員發現了一個相關基因MSL8在擬南芥花粉粒和花粉管中會被激活。降低擬南芥中的MSL8表達水平,并將花粉浸泡到一種促萌發溶液中時,發現花粉粒會在花粉管中爆裂。過量表達MSL8,花粉就無法形成花粉管。由此研究人員認為MSL8 能調控細胞的滲透壓。 (Science)
 
 
解析木薯塊根淀粉積累機制
 
木薯是淀粉作物,收獲的產品主要是塊根。如何促進塊根分化、發育和淀粉積累,一直是木薯栽培要研究解決的關鍵問題。研究人員通過比較蛋白質組學技術,共鑒定到154個在塊根不同發育時期差異表達的蛋白質,功能分析結果顯示,參與能量代謝、蔗糖和淀粉代謝途徑以及具有結合活性的蛋白酶類,在塊根膨大和淀粉積累過程中起到重要作用。其中,具有酶結合活性的14-3-3蛋白起了關鍵調控作用,過量表達木薯14-3-3蛋白能顯著提高轉基因擬南芥葉片和根中的可溶性糖與淀粉含量。在此基礎上,研究人員首次構建了木薯塊根膨大過程中參與碳代謝和淀粉積累途徑的蛋白調控模式圖。該研究成果不僅全面闡述了木薯塊根膨大過程中參與碳代謝和淀粉積累途徑的重要蛋白,更發現蛋白磷酸化可能在淀粉積累過程中起關鍵調控作用,這些研究結果為木薯定向分子育種提供新的候選蛋白,為高淀粉木薯品種培育提供新的理論依據。(Scientific Reports
 
 
柳樹微管蛋白基因家族研究獲進展
 
微管是細胞骨架的主要組成部分,其延伸方向決定了細胞的延伸方向,對植物組織和器官的形態起關鍵作用。同時,微管的延伸方向還決定了纖維素的合成和延伸。纖維素是植物細胞壁的重要組成部分,其含量和排列直接影響木材的材性。研究人員以鉆天柳為研究材料,共鑒定出8個有功能的α-微管蛋白和20個β-微管蛋白基因。柳樹α-微管蛋白成員數量上的不足由其高表達量得以補充,并維持微管蛋白1∶1的平衡。通過對柳樹微管蛋白基因家族的深入研究,解釋柳樹形態的多樣性,進而為植物形態控制提供理論指導,為林木遺傳改良奠定基礎。(Scientific Reports
 
 
利用花粉形態性狀揭示植物演化關系
 
花粉形態學作為廣義形態學的一個分支,可以作為建立高級分類階元的一個重要依據。隨著大量花粉形態數據的不斷累積,以及分子系統學研究的快速發展,使得利用花粉形態性狀重新審視被子植物各大分支及其以下階元的系統演化關系成為可能。研究人員基于單子葉分支(Monocots)目前最完善的分子系統框架,對該分支12目70個科125屬的19個花粉形態性狀進行了整合分析?;ǚ坌螒B性狀具重要分類意義,如在澤瀉目3個主要分支中明晰了對一些具爭議的系統位置。同時,研究揭示了在白堊紀的阿爾布階到土倫階期間(Albian-Turonian Stage)發生了劇烈的花粉形態演變,可能與該時期的環境氣候相關。(Annals of the Missouri Botanical Garden
 
 
基因組編輯的管理框架提出
 
基因組編輯技術是對特定基因進行精準定點誘變,從而改變其調控的特定性狀。其中,最為突出的是基于CRISPR/Cas9的基因組編輯技術,通過對目標基因的精準編輯使基因組產生與自然突變或遺傳誘變性質完全相同的、可穩定遺傳的變異,且不攜帶任何外源轉基因。目前世界各國對基因組編輯產品尚處于觀望狀態,也無相關的管理標準。目前基因組編輯在醫學中非常熱門,已在治療白血病上獲得成功。為促進該技術在作物育種上的應用,中美德3國科學家聯名提出了包括5項要點的基因組編輯作物(genome-edited crops, GECs)管理框架?!蹲匀?遺傳》編輯部同期發表社論(Editorial)完全支持該管理框架提出的以注冊為前提、同等對待GECs和傳統育種產品的透明管理機制。(Nature Genetics
 
 
CRISPR防御系統抗感染機制
 
細菌保護自身免受病毒侵襲時,有時會等到入侵病毒已開始復制之時。研究人員闡明了細菌在延遲采取行動后利用兩種新發現的酶來對抗感染的機制。這兩種酶是作為細菌免疫系統CRISPR-Cas組成部分的兩個酶:Csm3和Csm6。通常,CRISPR防御系統會在注入到細菌細胞中的幾分鐘內攻擊破壞病毒DNA,因此入侵病毒沒有機會進行復制。但III型CRISPR-Cas系統會等到病毒完成復制,已轉錄為RNA后,在感染的晚期發動攻擊,切碎病毒RNA。這項研究闡明了這種CRISPR-Cas策略發揮功能的機制及對生物技術和醫學的潛在影響,增進了對細菌與病毒互作的認識,這對于了解細菌發病機制至關重要,有助于我們對抗傳染病。(Cell
 
 
測序分析氨氮脅迫下的微生物群落變化
 
厭氧消化技術是實現有機廢棄物資源化、減量化和無害化處理的有效途徑。然而對于富含蛋白質的有機廢棄物,厭氧消化過程中易發生氨氮抑制而導致過程失穩。研究人員利用CSTR厭氧反應器梯度提高了厭氧系統的氨氮耐受性,減緩了氨氮抑制,并借助高通量測序技術分析氨氮耐受性提高過程中微生物的群落演替變化。高通量16S rDNA測序結果表明,氨壓力會增加厚壁菌門細菌和氫營養甲烷菌的相對豐度,但會降低乙酸營養甲烷菌的豐度。這種微生物群落的轉變可能是一種氨壓力適應的原位應答策略。(Bioresource Technology
 
    

來源:基因農業網

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