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生物技術前沿一周縱覽(2016年2月26日)

2016-03-04 11:19 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 花生基因組比較測序

 
現在農民們種植的花生是兩種野生物種雜交的結果。因此,栽培花生攜帶著“A”和“B”兩個獨立的亞基因組。通過比較一種野生物種與栽培花生的DNA序列,研究人員證實它們幾乎是完全一樣的,這種來自玻利維亞的野生植物是栽培花生品種史前起源的一個“活文物”。研究人員利用植物學家在數十年前于玻利維亞和阿根廷境內安第斯山脈繁茂丘陵中采集的兩個古老的野生花生物種構建了它們的模型。其中的一個蔓花生(Arachis duranensis)的基因組與A亞基因組相似,另一個A. ipaensis的基因組與B亞基因組幾乎完全相同??茖W家們利用來自數十年植物收集品的信息,古代狩獵采集者-農民季節性遷移的知識和分子DNA鐘計算,弄清楚了在大約1萬年前由人類搬運了這種植物的種子,地點就靠著當前大多數原始栽培花生種類種植的區域,年代就是在南美洲植物馴化發生的時間范圍內。這些新的花生基因組序列已面向研究人員和育種家公布。它們將推動培育出更高產、適應性更強的花生品種。(Nature Genetics
 
 
干旱區植物根系生態學研究中取得進展
 
根系的生態學過程,特別是細根的生態學過程是當前植物生態學研究的熱點和難點。研究人員以3個功能群中的12種植物(包括多年生草本、灌木和喬木各4種)為研究對象,運用大型根窗法,通過長期控制實驗,對不同分枝等級根的壽命、解剖結構、氮濃度、呼吸速率進行了連續多年的系統研究。研究表明直徑法不能用來定義多物種的功能團,分枝等級法也應該更多地考慮根系的功能,短命根模塊可能在多年生植物中廣泛存在,短命根模塊法可以應用到其它多年生植物中。該研究豐富了細根的分類方法,拓展了“短命根模塊”的應用范圍,簡化了細根取樣方法;同時提供多種功能群根系壽命數據,為量化陸地生態系統中的碳、氮循環提供重要依據;此外,為研究細根壽命提供了簡易、成本低廉的大型根窗建設方法。(New Phytologist
 
 
創制多倍體小桐子種質資源
 
小桐子的種質資源遺傳多樣性低,因此通過傳統雜交育種難以獲得優良品種。人工誘導獲得多倍體小桐子,可以創制新的種質資源,為其遺傳改良和育種研究提供材料。研究人員采用秋水仙素處理小桐子幼苗的莖尖,成功獲得了四倍體和八倍體小桐子植株。與二倍體植株相比,四倍體植株高度沒有顯著變化,但八倍體植株生長緩慢,高度僅是二倍體植株的1/3。隨著倍性的增加,小桐子植株葉片變厚、氣孔變大、氣孔密度降低,但凈光合速率和氣孔導度下降。另外,四倍體植株的葉片、雌雄花、花粉粒、果實和種子都比二倍體植株大,但單粒種子的重量和油含率降低了。四倍體植株與二倍體類似,在田間生長一年左右均能開花、結果,但八倍體植株生長三年后仍未開花。該研究結果有助于進一步了解多倍體化對小桐子花發育等生長發育特性以及抗逆性的影響。(Caryologia
 
 
桃果肉質多樣性與基因拷貝數變化有關
 
桃原產我國,已有三千多年的栽培歷史,其果實風味鮮美、營養豐富,深受人們喜愛。桃依據果肉質地差異可分為溶質型和非溶質型。我國主栽桃品種多為溶質桃,果實采后極易軟化,不利于貯藏和運輸。此外,桃果實成熟時,果肉還分離核和粘核兩種類型。已有桃資源可分為離核溶質、粘核溶質和粘核非溶質三種類型,但離核非溶質桃至今尚未見報道??茖W家確定了兩個串聯排列基因PpendoPGF和PpendoPGM分別控制桃果肉溶質和離核性狀,這兩個基因都編碼多聚半乳糖醛酸酶且兩者同源性很高。桃祖先種可能只有PpendoPGM基因,果實表現為粘核溶質;之后PpendoPGM基因發生了缺失和復制兩種突變事件,分別導致了粘核非溶質和離核溶質性狀的出現。此外,PpendoPGF基因除控制果肉離粘核性狀外,還具有引起果肉溶質的多效性,這導致“離核非溶質”性狀無法形成。本研究首次揭示了基因拷貝數變化調控果樹果實品質性狀的新機制,研究結果既對認知果樹性狀的形成具有理論意義,又為桃等果實質地性狀改良提供了工具。(Journal Experimental Botany
 
 
被子植物雌雄識別分子機制
 
一直以來,雜交育種都是人類提高農作物產量和品質的主要技術。但遠緣雜交廣泛存在生殖隔離造成的雜交障礙,往往導致雜交表現不親和性,作物雜交育種失敗或效率低下。而導致雜交障礙的主要原因之一是雌雄配子體的有效識別。因為不具備動物精子的游動能力,被子植物中的胚囊會分泌信號分子引導花粉管定向生長?;ǚ酃軇t將精子細胞運送到胚囊里,進而和包裹在胚囊內的卵細胞結合。在模式植物擬南芥中,通過反向遺傳學手段,研究人員在花粉管中篩選到兩個膜表面受體蛋白激酶,參與花粉管對胚囊信號分子的響應。一系列的生化和細胞生物學實驗結果顯示,兩個受體蛋白激酶共同接受胚囊信號,并啟動花粉管的定向生長。進一步通過轉基因手段把其中的一個信號受體導入另一種植物薺菜中,并和擬南芥進行雜交實驗,發現轉基因薺菜的花粉管識別擬南芥胚囊的效率大大提高。該研究是植物生殖領域的重大突破,并通過基因工程手段建立了利用生殖關鍵基因打破生殖隔離的方法,為克服雜交育種中雜交不親和性提供重要的理論依據。(Nature
 
 
植物生物標記為早期人類棲息地提供線索
 
研究人員在一個年齡將近200萬年的Olduvai 峽谷考古地點的2.5萬平方米的區域上挖掘了71個被掩埋的土壤樣本。不同類型的植物都有各自的特征化學生物標記物保存在這些土壤中??茖W家分析了這些生物標記物從而區分共同出現的植物類型。這種生物標記物證據表明了一個變化的地貌,含有不同類型的植被,包括在一個小型淡水濕地附近存在一個林地灌木叢,周圍環繞著開放的草原。這項發現提示,生活在Olduvai 峽谷的早期人類能夠可靠地獲得可飲用的水,可以吃的植物,以及水生動物。生物標記物勾畫出的這個有灌木叢的區域還含有被屠殺的動物骨骼和早期人類殘骸。早期人類可能把動物殘骸和食物從周圍的草原或濕地帶到了一個有樹木的棲息地,這種棲息地可能提供了保護并且提供了淡水。 (PNAS)
 
 

來源:基因農業網

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