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生物技術前沿一周縱覽(2016年2月19日)

2016-02-19 10:18 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

研究揭示水稻耐熱機制

 
水稻是全球半數以上人口的主糧,近年來水稻遭遇高溫熱害的情況頻繁發生,常常造成水稻大面積減產。因此,研究高溫對水稻危害的機理,發掘水稻抗高溫基因資源,進而培育抗高溫新品種對水稻生產具有重要意義。研究人員從水稻中成功克隆了一個新的耐熱基因TOGR1 (Thermotolerant Growth Required1),并對其在水稻耐熱機制中發揮的關鍵作用進行了深入分析。研究表明,TOGR1作為一個細胞核定位的DEAD-box RNA 解旋酶以pre-rRNA伴侶的形式保護水稻免受高溫傷害。進一步研究發現TOGR1被募集到SSU從而確保錯誤折疊的pre-rRNA前體解旋成正確的構象,保證了高溫下細胞分裂所需的rRNA有效加工。該研究不僅詮釋了一個新的調控水稻耐高溫分子機制,而且為分子模塊設計培育水稻耐高溫新品種奠定了基礎。(PLoS Genetics
 
 
植物長距離信號傳導與碳氮平衡機制
 
植物地上部通過光合作用固定碳源的過程與根系從土壤中攝取水分和養分的過程二者之間協調與平衡,才能維持植物的生長發育。研究發現,擬南芥光信號途徑的bZIP轉錄因子——HY5蛋白能夠從植物地上部長距離移動至根系,自激活根系HY5基因表達,同時激活高親和性硝酸根轉運蛋白基因NRT2.1的表達,進而促進根系生長和氮吸收。進一步研究發現,地上部HY5通過增強TPS1、SWEETs等基因的表達,既促進了光合固碳又促進了光合產物從地上部運輸到根系;而運輸到根系的光合產物增強了HY5蛋白激活根系NRT2.1表達和氮吸收,進而維持植物碳-氮平衡。研究還發現,植物根系生長發育和氮吸收利用是受光強調控的,長距離移動的HY5蛋白整合了碳、氮代謝信號以維持植物整體在可變光照環境下的碳-氮動態平衡,保證植物生長發育的可塑性和環境適應性。該項研究揭示了植物地上部和根系間遠程協調生長發育和碳-氮平衡調控的分子機制,為提高農作物氮肥利用效率提供了一種新策略。(Current Biology
 
 
鰻草的全基因組測序
 
鰻草(Zostera marina)在整個北半球廣泛分布,鰻草的主要作用是固碳、穩定底土和維持地球生態系統的生產力和生物多樣性。蔓草在生態上相當重要,但同其他海草一樣,其沿海生境也屬于世界上最為瀕危的生態系統。研究人員報告了鰻草的全基因組序列。由于蔓草與巨藻的相似度大于與植物的相似度,因此對它們的分析有助于認識與“回到大海”(back to the sea)逆向演化軌跡相關的演化變化,后者發生在被子植物的這個分支,其中包括全部氣孔基因的丟失和硫酸化的細胞壁多糖的存在。(Nature
 
 
合成植物激素具有抗癌潛能
 
研究人員新發現兩種藥物能夠有效地導致DNA損傷,并關閉一個主要的DNA修復機制,從而表明它們作為一種抗癌療法的潛在用途。這兩種藥物——MEB55和ST362,是植物激素獨角金內酯的合成類似物,獨角金內酯是在植物根部產生的,可調節地下根系和地上部枝葉的發育。這項研究揭示了這種植物激素的作用機制,當它與其他抗癌藥物聯合使用時非常有效,對前列腺癌細胞的具有殺傷作用,但不傷害正常細胞。(Oncotarget
 
 
CRISPR幫助防止蚊媒疾病
 
最近,主要由埃及伊蚊傳播的寨卡病毒(Zika virus)在拉美國家呈現爆炸式蔓延。世界衛生組織在2月16日稱,應該實施更積極的措施來對抗包括寨卡病毒在內的各種蚊媒疾病。
弗吉尼亞理工大學的研究人員,將他們在蚊子中發現的第一個雄性決定因子,與CRISPR-Cas9系統的基因編輯功能相結合,使蚊子從吸血致命的雌性蚊子,轉變成無害的、取食花蜜的雄性蚊子,從而有助于防止蚊媒疾病的傳播。(Trends in Parasitology
 
 
宏基因組測序新工具開發成功
 
微生物種群巨大,對生態環境和人體健康都極為重要,但是由于許多微生物難以培養,對其的了解還很匱乏。宏基因組測序是了解這些微生物的重要途徑。研究人員最新開發了一種名為TruSPADES的強大工具,可以大大提升研究者們測序宏基因組的能力。這種算法能將Illumina測序儀生成的300bp短讀取,合并成大約1萬bp的基因組片段(Synthetic Long Reads)。這種低成本的方法可以更好的確定相連片段,獲得更長更準確的長測序片段。研究人員正在將這一方法用于各種微生物群體,從人體微生物組到海洋微生物組。(Nature Methods)
 
 
消毒劑控制抗性基因水平轉移研究中獲進展
 
抗性基因(ARGs)作為一種新型的環境污染物,在飲用水系統中被廣泛地檢出和發現,嚴重威脅人類公共健康。而且,抗性基因可以通過質粒、轉座子等可移動遺傳元件(MGE)在細菌間傳播和擴散,即水平基因轉移(HGT),進一步將風險擴大。因而,飲用水系統中抗性基因的水平轉移日益受到關注。研究人員成功構建了水平基因轉移模型,系統地研究了飲用水處理工藝常用的兩種消毒劑(UV和氯)對水平基因轉移的影響。研究發現,UV和余氯都能有效減少抗性基因的水平轉移率。其中,UV和較高水平的余氯(0.3~0.5mg/l)主要是通過減少供體菌的數量,從而減少水平基因轉移率。然而,較低水平的余氯(0.05~0.2mg/l)緩慢抑制水平基因轉移的機理是降低相關基因的表達。該研究成果在評估飲用水系統中抗性基因的實際健康風險及控制其擴散和傳播等方面具有重要意義。(Water Research
 
 
不用動物實驗來預測化學毒性
 
最新研究發現可以通過基于細胞的方法來預測化學物質的毒性,而不需要做動物實驗。這項研究演示了基于細胞的毒性模型,可能有助于開發出代替傳統用動物實驗測量化合物毒性的方法。研究人員測試了超過1萬種化學物質,嘗試開發出更好的方法測試化合物的毒性,例如農藥、工業化學品,食品添加劑和藥品。他們測試了化學物質在15種不同濃度下和30個靶點反應時的活性,獲得了超過5千萬條數據。通過將數據和化學結構結合起來,創造了毒性模型,用于預測化學物質在動物或者人身上的不良健康結果。這些模型既能預測對人毒性,也能預測對動物的毒性。(Nature Communications
 
 

來源:基因農業網

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