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生物技術前沿一周縱覽(2016年3月11日)

2016-03-11 11:49 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 揭示水稻籽粒大小調控機制

 
水稻經過長期的自然選擇和人工馴化,形成了適應不同地域栽培的優良品種,在這些豐富多樣的品種中蘊涵著許多重要的農藝性狀基因。世界上的栽培稻主要是亞洲栽培稻,而亞洲栽培稻又被分為粳稻與秈稻兩個亞種。粳稻又可以分為溫帶粳稻(Temperate japonica)和熱帶粳稻(Tropical japonica,又稱爪哇稻)。熱帶粳稻與溫帶粳稻在粒型、穗型、株型等方面有很大差異。研究人員通過開發一套整合的全基因組關聯分析的方法,對381份粳稻材料(包含40份熱帶粳稻和341份溫帶粳稻)的粒長和千粒重開展全基因組關聯分析 (GWAS),定位到一個既控制粒長又決定千粒重的關鍵數量性狀位點QTL-GLW7,并進一步整合基因組變異和全基因組基因表達譜信息,以及水稻突變體材料的分析和轉基因實驗鑒定,最終成功克隆到控制水稻粒長和粒重的關鍵基因GLW7。該基因將為粳稻的高產優質育種提供非常重要的基因資源,有著廣闊的應用前景,可以直接用于水稻的分子設計育種。(Nature Genetics
 
 
解析桃基因組轉座元件的進化機制
 
桃原產于我國,馴化和栽培歷史超過三千年。桃自交親和且基因組很?。?30Mb左右),但品種間的表型差異相當豐富。研究人員對桃基因組中的一類hAT-MITE轉座子(“磨山”轉座子)的染色體位置分布與功能基因的相互關系進行了研究。發現“磨山”轉座子在桃基因組中極其活躍,拷貝數擴張到接近500份,其中39個轉座子插入到基因區域。在栽培種和觀賞用品種中進行的全基因組重測序比較分析發現,相對于親緣關系很近的桃參考品種,不同的栽培或觀賞用桃品種基因組中均有約200個甚至更多的“磨山”轉座子新插入位點。該研究揭示了轉座子對于桃品種間遺傳多態性的貢獻,研究結果為桃的馴化歷史和品種進化提供了佐證,又為桃等作物的品種差異與品種形成提供了研究工具與理論素材。(Plant Molecular Biology
 
 
優化水肥管理可顯著提高柑橘產量及水肥利用效率
 
柑橘是人類健康飲食中最重要的水果之一。柑橘樹品種繁多,為多年生植物。由于對低溫敏感,因此主要生長在亞熱帶和熱帶地區。柑橘樹生長期長,且生長地區氣候溫暖。因此,種植柑橘樹通常需要大量的水肥投入。水和氮是柑橘生產的兩大關鍵限制因素。研究人員最新報道了一個全球性的meta分析。文章通過子數據集以及分位數回歸等方法,深入分析了水氮投入和柑橘產量、水氮利用效率之間的關系。數據來自于11個國家進行的55個研究,其中包含1009個觀測數據。研究顯示,在全球范圍內,柑橘產量及水肥利用效率仍有巨大提升空間,通過精準水肥一體化優化水肥管理可顯著提高柑橘產量及水肥利用效率。(Agriculture, Ecosystems & Environment
 
 
Hippo信號通路參與生長素介導的植物器官發生
 
Hippo信號通路是近年來在動物中發現的一個信號通路,在調控動物細胞分裂、器官大小和腫瘤發生方面起重要作用。其關鍵基因如果發生突變,將導致器官過度生長和腫瘤發生。該信號通路在動物中高度保守,但是在植物中是否也具有該通路及其可能的作用機制還不清楚。研究人員發現,擬南芥NCP1/AtMOB1A蛋白與動物Hippo信號通路的核心成員MOB1蛋白高度相似,并在生長素介導的植物生長發育過程中起到重要作用。研究組利用遺傳學和生物化學的方法證明,NCP1/AtMOB1A與生長素合成、極性運輸和信號轉導相關基因共同調控擬南芥的器官發生和胚胎發育。研究人員還發現果蠅的MOB1基因能夠完全互補擬南芥atmob1a突變體的發育缺陷表型,說明動物和植物之間MOB1基因也具有功能保守性?! ≡撗芯拷沂玖酥参锘騇OB1在生長素調控的植物發育過程中的重要作用,為深入解析生長素的作用機理提供了一個新的切入點。(PLoS Genetics
 
 
Nature特刊討論CRISPRCas9 基因編輯工具
 
CRISPR–Cas9 基因編輯工具的發展使分子生物學發生了革命性變化。被用來改變病毒、細菌、動物和植物基因組的該工具,具有揭示基因組組織的秘密、對抗疾病、改良作物和培育定制寵物以及很多其他方面的潛力。所有這些都給監管部門造成了需要應對的可怕道德問題,而這一點更因為關于該方法已被用來改變人類胚胎基因組的消息發布而復雜化了。Nature為此專門組織特刊對CRISPR–Cas9 的現狀進行調查,并提出這樣一個問題:我們希望一個基因被編輯過的世界是什么樣子的? (Nature)
 
 
監控缺陷造成蛋白質毒性
 
缺少一個終止密碼子的蛋白質的翻譯會被一個利用“核糖體質量控制” (RQC)復合物的監控機制阻止。質量控制的失敗會導致蛋白質毒性應激和神經退化。研究人員發現,在沒有Ltn1 (一個具有E3泛素連接酶活性的RQC亞單元)的情況下,另一個RQC亞單元 (即Rqc2p) 會給停下來的多肽增添一個尾巴,促進它們聚集。分子伴侶在這些聚集體中被隔離,這會影響正常的蛋白質量控制過程。這些發現為聚集體毒性(aggregate toxicity)和蛋白平衡受損(proteostasis impairment)提出了一個可能的普遍機制。(Nature
 
 
發現一類只用2種酶就能分解塑膠的細菌
 
聚對苯二甲酸乙二酯或PET是用于制造塑膠的一種多聚物,它有很強的抵抗生物降解的能力。全世界僅在2013年就生產了約5600萬噸的PET,而在全球各地, PET在生態系統中的積累問題正變得日益嚴重。到目前為止,能分解PET的真菌種類十分稀少。研究人員收集了250個PET碎片樣本,并對其進行篩檢,尋找以PET膜作為主要碳來源從而得以生長的候選細菌。他們發現了一種新型細菌并將其命名為Ideonella sakaiensis 201-F6,在30度的溫度時,這種細菌幾乎能在6周后完全降解PET薄膜。進一步的研究發現了一種叫做ISF6_4831的酶,它能與水一起令PET降解成一種中間產物,后者接著會被第二種叫做ISF6_0224的酶進一步降解。僅這兩種酶就能將PET分解成其更簡單的構件。值得注意的是,與最相近的其它細菌的已知酶相比,這些酶的功能似乎極為獨特。(Science
 
 
二氧化碳用作一種化學原料
 
溫室氣體二氧化碳也許可用作一種化學原料的觀點是有吸引力的,但通常也不實際——盡管它很容易與以碳為中心的親核試劑發生反應,但生成親核試劑卻需要高能量輸入。受RuBisCO酶(該酶催化植物的固碳反應)的啟發,最新研究顯示,在中等溫度下含有堿金屬的熔融鹽,能使非常弱酸性的C-H鍵在碳酸鹽幫助下高效發生羧化作用。這一化學反應的潛力通過將2-糠酸 (很容易從不可食用的生物質制取)轉化成有用的生源化學原料“呋喃-2,5-二羧酸”得到了演示。(Nature
 
 
氣候敏感型生態系統被發現
 
氣候變化研究中的一個關鍵問題是,怎樣識別對氣候變化最敏感的生態系統。這項研究利用在2000年2月和2013年12月間收集的MODIS衛星數據來建立一個新的評價指標,即“植被敏感度指數”,它所測定的是生態系統對三個關鍵的氣候變量——氣溫、水可獲得性和云層——的外部作用力的反應。該指數可被用來在全球尺度上以高空間分辨率識別生態系統的恢復能力狀態(或稱彈性狀態)。對氣候變化的敏感度大的區域在中亞、北美和南美的北極凍原、北方雨林和熱帶雨林、高山地區、稀樹荒原和草原地區、南美東部的“卡廷加” (Caatinga)落葉林、以及澳大利亞的東部地區明顯存在。(Nature
 
 

來源:基因農業網

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