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生物技術前沿一周縱覽(2016年5月27日)

2016-05-27 11:01 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 發現可提高大豆種子葉酸含量的基因

 
主要作物的葉酸生物強化是對抗維生素缺乏的有力方法??茖W家正在致力于通過修飾葉酸前體蝶啶的路徑來提高葉酸(又名維生素B9)在普通大豆中的含量。擬南芥GTP環化水解酶I基因(AtGchI)被分離出來,并在三種普通大豆栽培種中表達。AtGCHI的種子特異過表達引發轉基因品系中蝶啶的顯著增強。蝶啶的提高導致原始種子中更高的葉酸水平。過表達也觸發了PABA水平的提高,這是另一種葉酸前體。這也許由一個獨立、仍然模糊的機制所引起。(Plant Biotechnology Journal
 
 
胡蘿卜的完整基因組被破譯
 
胡蘿卜和生菜與芹菜屬于植物中的一大類,這類作物是全世界飲食中的重要組成部分,但是此類植物的基因組之前還沒有被發表過。研究人員使用一根胡蘿卜的DNA組裝了一個高質量的參照基因組,他們確認了32113個基因,分布在9條染色體上,賦予胡蘿卜抗蟲性、抗病性、各種顏色的類胡蘿卜素和其它特征,當中有10530個基因是胡蘿卜特有的。接下來他們對35個不同的胡蘿卜樣品和亞種進行了測序,包括野生種和栽培種,以了解胡蘿卜被馴化的模式??茖W家把胡蘿卜的基因組序列和其他植物基因組進行了比較,來確認胡蘿卜的祖先何時與葡萄、獼猴桃與西紅柿在演化上分道揚鑣的。最后,他們在胡蘿卜根部發現了一個負責積累維生素A前體的基因,這個基因讓胡蘿卜能積累特別多的β-胡蘿卜素。研究者表示,這些信息不僅可以用來幫助胡蘿卜育種者改善胡蘿卜的營養價值,還能用來改善其他多種作物的營養價值。(Nature Genetics
 
 
脫落酸和蔗糖在果實成熟中的作用
 
脫落酸和蔗糖在水果成熟中發揮作用,但對該信號通路的作用機制仍然知之甚少。研究人員對ASR轉錄因子進行了研究,該轉錄因子參與草莓和番茄中的脫落酸和蔗糖信號通路?,F已在番茄中鑒定了4個ASR亞型,在草莓中鑒定了1個ASR亞型。所有的ASR亞型都包含ABA脅迫和成熟誘導蛋白,以及水分短缺脅迫應激蛋白,所有ASR亞型在果實發育中表達量都提高。研究發現ASR基因的表達受到蔗糖、ABA、茉莉酸和吲哚乙酸的影響。當過表達時,ASR基因促進了果實軟化和成熟,而RNA干擾延遲果實成熟,影響果實的生理變化。這可能是由于ASR基因表達的變化影響成熟相關基因的表達。這項研究為闡明ASR在脫落酸和蔗糖調節番茄和草莓果實成熟的信號通路中發揮的作用提供了依據。(Plant Biotechnology Journal
 
 
研究揭示油菜雄性不育調控分子機理
 
油菜是全球最重要的油料作物之一,雜種優勢利用是提高油菜產量的重要途徑。目前對于油菜雄性不育調控分子機理的研究還非常初步。Yi3A是我國20世紀70年代發現的細胞核雄性不育系,曾選配出多個油菜雜交種,并在生產上推廣。該雄性不育系統的恢保關系受MS5位點的三個復等位基因控制,其中MS5b為雄性不育基因,MS5a為育性恢復基因,MS5c為育性保持基因,但是對其育性調控的分子機理尚缺乏足夠的細胞學與遺傳學證據。研究人員最新發現MS5基因通過調控性母細胞減數分裂進程,影響配子發育,最終控制植株的育性。該基因編碼一個功能未知的特異蛋白,在蕓薹屬之外其他物種中找不到明顯的同源蛋白。而MS5三個復等位基因所導致的育性差異是通過調節功能蛋白表達水平來實現的。相關研究初步解釋了油菜MS5基因調控育性的分子機制,一方面為解析減數分裂調控的分子機理提供直接證據,亦為該雄性不育系統的廣泛應用奠定理論基礎。(Plant Cell
 
 
解析葉綠體分子伴侶素
 
光合作用固碳關鍵酶Rubisco的折疊組裝依賴于葉綠體分子伴侶素Cpn60(Hsp60的一種)。研究人員經過對衣藻不同類型的Cpn60頂端區進行篩選和比較發現:該區不僅顯著影響分子伴侶素的ATP酶活,而且α型頂端區對RbcL的結合能力是β型的三倍,但卻只有β型頂端區能夠與輔伴侶進行有效互作。通過解析 CPN60α和 CPN60β1 兩種類型的頂端區晶體結構(分辨率分別為 1.75 Å 和 1.5 Å),結合大量同源序列分析,鎖定第 203、235 和 241 三個氨基酸位點。進一步研究證明了它們在亞基功能分化中的關鍵作用。同時以異源寡聚體CPN60αβ1β2為模型進行試驗,揭示了Cpn60不同亞基頂端區的協作分工雛形。以上研究成果首次凸顯CPN60α頂端區所具有的獨特優勢,對分子層面認識并優化葉綠體蛋白內穩態,進而改良光合作用效率具有重要的參考價值。(Molecular Plant
 
 
歐洲的害蟲還未對Bt玉米產生抗性
 
西班牙是歐盟唯一一個持續大規模種植Bt玉米的國家。雖然自1998年以來一直種植Bt玉米,Bt玉米的主要目標昆蟲玉米螟還沒有產生抗性。西班牙生物學研究中心(CIB)的研究人員開展了一項研究調查其中的原因。研究人員使用進化模型評估了可能發展或推遲抗性的因素。結果表明,最初采用率低和歐盟決定用MON 810 Bt玉米取代176品種是推遲抗性進化的關鍵因素。研究結果還表明,如果庇護所合規繼續保持目前的90%,Bt玉米可以持續在西班牙東北部種植至少20年而不會出現抗性。(PLoS One
 
 
Bt蛋白沒有影響蜜蜂生存
 
抗蟲作物是重要的轉基因作物之一,已得到廣泛種植。Bt蛋白是否會影響非靶向昆蟲備受關注。研究人員在可控實驗室條件下,將工蜂暴露于不同濃度Cry1Ie毒素(20, 200或20,000 ng/ml)進行研究。作為陽性對照,另一些蜜蜂暴露于亞致死濃度的吡蟲啉,這是一種昆蟲神經毒素。結果顯,示Cry1Ie毒素對年輕成年蜜蜂的生存、花粉消耗或學習能力沒有風險。另一方面,相對比暴露于Cry1Ie的實驗組,暴露于吡蟲啉的蜜蜂的學習行為以及花粉消耗都有改變。(Journal of Economic Entomology
 
 
開發出基于CRISPR-Cas9的成像系統
 
CRISPR-Cas9原本是細菌在漫長的進化史中演化出的重要防御機制。規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas9的組合,可以在sgRNA的指引下,靶標并切割入侵者的遺傳物質。2012年研究者們利用這一特點,將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具?,F在CRISPR-Cas9基因組編輯系統的應用延伸到了基因敲除、刪除、染色體重排、RNA編輯、全基因組篩選等眾多領域。研究人員用病毒RNA和sgRNA生成了嵌合轉錄本。這種轉錄本與缺乏剪切活性的Cas9共表達,可以把熒光標記的病毒RNA結合蛋白招募到基因組指定位點。為了證實CRISPR成像技術的效率和靈活性,研究人員同時標記了小鼠染色體12的兩種衛星序列,以及不同的基因組位點。這是一種快速、穩定的低背景成像技術,可以用來追蹤染色質互作動態和驗證表觀遺傳學過程。該系統能夠精確觀測基因組位點和細胞核結構,揭示細胞核改變在基因表達調控和其他細胞過程中的重要作用。(Nature Communications
 

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