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生物技術前沿一周縱覽(2016年7月1日)

2016-07-01 10:34 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 揭示水稻細胞內生長素運輸調控機制

 
生長素是植物體內一類重要的激素,生長素的運輸調控過程對維持植物的正常生長發育具有重要影響。通過對構建的水稻RNAi突變體庫的篩選,研究人員分離得到了一個影響水稻灌漿期莖稈長度的突變體。對突變體的進一步研究發現,突變體內發生表達下調的為一個未知功能的新基因OsCOLE1(OsCOV-LIKE 1),可影響水稻基部節間生長素的含量。該基因的同源基因在多種類型植物中均高度保守。亞細胞定位與組織表達水平分析結果表明,OsCOLE1定位于細胞液泡膜上,在水稻生長發育的各個階段均有表達。通過結合酵母雙雜交文庫篩選,發現了OsCOLE1在細胞內的互作蛋白質OsCLIP (OsCOLE1-INTERACTING PROTEIN)進一步確定OsCLIP為水稻中一個全新的定位于液泡膜的生長素轉運體。OsCOLE1通過與OsCLIP相互作用,直接調控OsCLIP對生長素的運輸能力。本研究發現了一個新的液泡膜生長素轉運體及其調控蛋白,首次在分子水平上揭示了存在于植物細胞液泡上的一種全新的生長素運輸調控模式,進一步拓展了人們對于生長素運輸過程的已有認知。(New Phytologist
 
 
多倍體水稻不育機制研究
 
MicroRNAs (miRNAs)通過抑制其靶基因來調控植物基因的表達,且在植物生殖中起著重要的作用。然而,目前關于同源四倍體水稻miRNA組分析的研究是相當有限的。研究人員運用小RNA測序對二倍體和多倍體水稻花粉發育過程中的miRNA組進行分析。結果表明,與二倍體水稻相比,四倍體水稻中共檢測出172種差異表達的miRNAs(DEM),以及57種miRNA在同源四倍體水稻中特異性表達。在這172種DEM中,115種miRNA上調,61種miRNA下調。上調DEM的靶基因GO分析表明,它們的功能富集在減數分裂前間期的膜運輸、減數分裂繁殖和單小孢子階段的核苷酸結合。此外,在同源四倍體水稻的花粉發育過程中,發現了豐富的與轉座因子相關的24 nt 的siRNA;但是,它們在二倍體水稻中的含量明顯下降,表明24 nt的siRNA在花粉發育中可能發揮作用。本研究的結果為miRNA在同源四倍體水稻花粉發育過程中所起的作用,以及其與花粉不育性之間的關系提供了新的見解,為理解小RNA表達譜對多倍體的影響奠定了基礎。(International Journal of Molecular Sciences
 
 
脫落酸參與調節植物側根生長
 
脫落酸ABA是一種植物激素,調節著植物生長、發育和應激反應。PYR1/PYL/RCAR蛋白是ABA受體,通過抑制PP2Cs以激活SnRK2s而起作用,從而導致ABFs和ABA反應通路其他效應物的磷酸化作用。外源ABA可誘導側根生長休眠,這可以通過敲除ABA受體PYL8,而得以持續。研究人員通過實驗發現,相比較僅僅敲除PYL8而言,敲除另一個受體PYL9和PYL8都會導致ABA誘導的側根生長休眠期更長,并減少了ABA對主要根系生長和側根形成的敏感性。當存在ABA時,誘導PYL9的過度表達,可促進側根伸長。pyl8-1pyl9雙突變體延長了的休眠期,可通過外源IAA逆轉。PYL9可能通過與MYB77和MYB44直接相互作用,而調節生長素應答基因。因此,PYL9和PYL8都會通過MYB轉錄因子,在ABA抑制后引起側根的復蘇。(Scientific Reports
 
 
巴西橡膠樹基因組序列破解
 
天然橡膠是一種重要的工業原料和戰略物資,因其良好的彈性、伸展性、抗撕裂、耐疲勞、耐老化等綜合性能而具有不可替代性。在兩千多種產膠植物中,巴西橡膠樹因其產量高、品質好、易采集和持續生產周期長等原因成為天然橡膠幾乎唯一的商業來源。研究人員繪制了橡膠樹的基因組序列草圖,覆蓋了超過93%的表達基因,并找到了橡膠生物合成的特異性基因組區域。研究人員將其與大戟科中其他植物的基因組進行了比較,如木薯和蓖麻子,并發現它們共享一個大型的基因集群,超過12000個,幾乎2000個基因家族對于橡膠樹是特有的。(Scientific Reports
 
 
揭示動物適應性進化的第二套基因組學機制
 
動物具有對極端環境的適應性進化,以往針對高原適應遺傳機制的研究大多數局限在動物自身遺傳物質的變異,很少了解與動物宿主共進化的第二套基因組(即腸道微生物組)的重要貢獻,特別是能量代謝方面。研究人員以第二套基因組為新的切入點,借助兩對物種之間的全面系統的比較,來探討同域動物適應極端環境的腸道微生物組機制。研究發現,經歷長期自然選擇并很好適應高原極端環境的牦牛(Yak)產生的短鏈脂肪酸顯著高于黃牛,甲烷排放顯著低于黃牛;同樣的規律在經歷短期人工選擇適應高原的藏綿羊(T-sheep)與低海拔的普通綿羊之間被發現。進一步通過瘤胃微生物宏基因組測序分析,發現了牦牛和藏綿羊在短鏈脂肪酸合成代謝通路的基因顯著富集,黃牛在甲烷形成通路富集。通過比較牦牛和黃牛瘤胃粘膜轉錄組發現,宿主和腸道微生物會發生協同進化。(Current Biology
 
 
化能固碳梭菌基因編輯系統建立
 
糖基原料一直是工業微生物發酵的主要碳源。一碳氣體(如CO和CO2等)是重要的碳資源,其來源廣泛。因此,構建能夠高效利用一碳氣體的固碳微生物并發酵轉化為目標產物,對解決全球資源和能源問題及工業可持續發展具有重大意義。揚氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)是目前極少數接近工業應用的固碳微生物,可利用CO和CO2高效合成乙醇,但遺傳操作系統尚不完善,分子元件尤為匱乏,因而無法被有效設計和改造。研究人員首先篩選鑒定了在C. ljungdahlii中適用的異源強啟動子,以用于有效驅動釀膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes)來源的Cas9蛋白以及向導RNA在該菌中的表達,并以此避免了使用其內源啟動子所存在的非特異性重組的可能性。經對多個關鍵基因的測試,證明該系統可有效識別和切割靶序列,繼而快速完成目標基因的刪除,5天可完成,效率達到50%~100%。此外,通過在無選擇壓力下的傳代培養,突變株中的外源質??梢匝杆傧?,從而用于后續的基因操作。該基因編輯系統成功克服了現有揚氏梭菌遺傳操作方法的不足,給這一重要工業固碳菌的研究提供了極大便利,并為后續建立更多的精細分子操作技術奠定了基礎。(ACS Synthetic Biology
 
 
環形RNA可變剪接類型和調控研究
 
近年來的研究表明環形RNA在動物細胞內普遍存在,其中一些種類承擔著重要的生物學功能。最新研究發現個別環形RNA并非完全由已知外顯子組成,可能具有特殊的內部結構。相對于mRNA,環形RNA表達量低并與前者在基因組位置上有較大重疊,所以此前環形RNA的識別研究都集中在環形接合位點的檢測上,而尚無高通量手段對環形RNA的內部結構和可變剪接進行全面探索。研究人員基于環形RNA接合位點測序讀段對(back-spliced junction read pairs)的分段比對特征,進行了精確識別環形RNA外顯子結構和可變剪接事件的研究。通過調查10種人類細胞系以及62種果蠅不同組織和發育時期樣品中環形RNA內部結構特征發現,可變剪接事件在環形RNA內部普遍存在,在定位上具有明顯的核內傾向,同時表現出組織和發育階段特異的表達模式。特別是,可變剪接在相對豐度上與mRNA顯著不同,并有較大比例的外顯子在后者中不表達。通過生物信息學分析,揭示環形可變剪接涉及不同于mRNA的剪接因子,表明環形RNA可變剪接可能受到與已知機制不同的調控作用。該研究為環形RNA形成機制和功能的研究提供了新的角度。(Nature Communications
 
 

來源:基因農業網

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