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生物技術前沿一周縱覽(2016年8月26日)

2016-08-26 17:14 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 水稻參考基因組發布

 
水稻是全世界最重要的糧食作物之一,占全球谷類作物種植面積的1/3,世界上約有50%的人口以稻米為主食。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。秈稻占據了全球水稻總產量的70%以上,在遺傳上更加多樣化。珍汕97(ZS97)和明恢63 (MH63)是秈稻亞種的兩個主要的品種,是優質中國雜交水稻的親本。本研究對ZS97和MH63進行了基于定位的測序?;蚪M序列被組裝成237個(ZS97)和181 個(MH63)重疊群(contig),精度>99.99%,分別覆蓋了它們90.6% 和93.2%預計基因組大小。比較分析這兩個秈稻基因組揭示出驚人的結構差異,尤其是倒位、易位、有無變異(presence/absence variations,PAVs)和片段復制。大約42%的非轉座因子相關基因在兩個基因組之間完全相同。分析三種組織的轉錄組顯示,1,059–2,217多個基因表達于雜交稻而非親本中,由于親本基因組之間的差異,雜交稻中的一些表達基因更加多樣化。這兩個公眾可獲取的高質量秈稻參考基因組,對于植物生物學和作物遺傳改良將產生廣泛的影響。(PNAS
 
 
發現水稻改良相關的4個新基因
 
水稻是全球重要糧食作物之一。來自日本一個研究團隊采用全基因組關聯分析(GWAS)方法代替農作物遺傳學研究中使用的數量性狀位點(QTL)方法,將其研究對象縮小到176種日本水稻栽培品系,包括神戶大學多年保存的用于日本清酒釀造的86各品系。使用新一代測序技術,該團隊獲得了每個栽培品系的全基因序列,并發現了總數為493881的基于DNA的多態性。以這些結果為基礎,該研究團隊在12條水稻染色體中鑒定出了四個基因。1號染色體含有控制水稻花期的一個基因;4號染色體含有控制產生穗數、葉片呼吸和水稻谷粒數量的一個基因;8號染色體中的一個基因控制芒長(芒長對收獲有影響),11號染色體中的基因控制花期、株長和稻穗長度。這項研究將有助于其他植物和動物基因的發現,并在解決人口增長造成食物短缺問題的解決中有所作用。(Nature Genetics
 
 
玉米抗旱基因克隆和功能研究取得進展
 
在全球范圍內,干旱等自然災害嚴重威脅玉米生產,嚴重時會造成大幅減產甚至絕收。因此,克隆玉米抗旱基因、改良玉米抗旱性是農業生產的迫切需求。研究人員利用全球不同地區的玉米自交系組成的自然變異群體,通過全基因組關聯分析發現,83個遺傳變異位點(解析至42個候選基因)與玉米苗期抗旱性顯著相關。其中,最顯著的位點位于第9號染色體上的ZmVPP1基因中,該基因編碼一個定位于液泡膜上的質子泵-焦磷酸水解酶。研究人員通過對大量玉米自交系ZmVPP1序列的精細分析發現,在抗旱性強的材料中,ZmVPP1的啟動子中含有一個長度為366-bp的DNA片段插入(InDel-379),該片段中含有3個干旱應答的MYB順式作用元件,因而提高了ZmVPP1在干旱脅迫下的表達量。通過雜交和連續回交的方法,研究人員將抗旱材料的ZmVPP1基因導入干旱敏感的材料中,有效提高了玉米苗期的抗旱性。研究還發現,提高ZmVPP1的表達量可以促進根系發育、增加側根數目、提高葉片的光合速率和水分利用效率,從而增強玉米的抗旱能力。在田間干旱缺水條件下,ZmVPP1過表達植株的產量顯著高于對照植株,其產量受干旱影響較小。該研究對玉米抗旱性的遺傳改良具有重要意義,為玉米抗旱新品種的培育提供了重要的基因資源和選擇靶點。(Nature Genetics
 
 
研究獲得具有抗旱特性的豆類
 
科學家一直在通過轉基因手段提高豆類抗旱特性,其關鍵在于性狀組合的策略??蒲腥藛T分析了36個耐旱優化的大豆株,它們被分成兩組:節水型和耗水型。節水型品系的特點使得其可以長時間保水:氣孔更少的開放,葉片小,生長速度適中,并且可以有效的將莖葉的碳轉化構成果實的鞘和種子。這些遺傳特性使得其適于種植在半干旱地區,例如美洲中部、非洲和墨西哥南部。耗水型品系具有發達深入土壤用于吸收水分的根系,使其更易生長。結合其對莖葉成分的高效再利用并用于鞘和種子的形成,使得這些品系可以在干旱條件下可以獲得更多的種子。研究最終鑒定出具備較好抗干旱特性的基因類型。(Frontiers in Plant Science
 
 
在番茄中表達SLZFP2轉錄因子可操控開花時間
 
高等植物的開花受到復雜的信號網絡調控。已知在擬南芥中,開花整合基因FLOWERING LOCUS T (FT)的轉錄受到十多個轉錄因子的調控。然而在番茄(Solanum lycopersicum)中,FT的同源基因SINGLE FLOWER TRUESS (SFT) 的轉錄調控一直不為人知。以前的研究表明,鋅指轉錄因子SlZFP2的過表達影響番茄的開花和分枝。最新研究中,科學家通過過表達這一轉錄因子,鑒定出早期開花和高度分枝表型。過表達SlZFP2 后,在番茄葉中SFT的表達量增加,并且SlZFP2結合啟動子的能力增強,這導致依賴于SFT的開花現象的加速。這一研究結果可用于植物形態和開花時間的遺傳改良。(Plant Biotechnology Journal
 
 
生長素原位合成和葉邊緣發育調控新機制
 
高等植物葉邊緣發育是葉形態建成的最后步驟,其正常發育對于葉形態建成和葉片形狀形成非常重要。研究人員針對磷脂酰肌醇信號作用及該途徑與生長素互作調控植物生長發育方面開展了系統工作,研究發現II類磷脂酰肌醇-4-激酶PI4Kγ5的功能缺失體pi4kγ5-1呈現葉裂增強的表型,這是由于生長素促進的葉邊緣突起處細胞分裂增加導致的,pi4kγ5-1的葉邊緣生長素含量增加,PI4Kγ5與膜定位轉錄因子ANAC078相互作用并促進其蛋白剪切及入核,剪切入核的ANAC078直接抑制生長素合成相關基因YUC2和YUC4的轉錄及生長素的合成,維持正常細胞分裂和葉邊緣發育。本研究不但闡明了磷脂酰肌醇信號調控生長素原位合成及細胞分裂的機制,也為膜定位轉錄因子剪切入核的調控機制提供了重要線索。(PLoS Genetics
 
 
與家畜肌肉發育相關長非編碼RNA的研究
 
家養山羊(Capra hircus)是一種全球重要的經濟動物,主要用于肉食的生產。揭示其骨骼肌形成和發育的分子機制,是至關重要的。肌肉的發育是一個復雜的過程,需要多因素的協同表達和相互作用。最近的一些研究表明,lncRNA在成肌分化和肌肉生成過程中起著至關重要的作用。研究人員使用Illumina HiSeq 2500平臺,系統地鑒定和表征了山羊胚胎和產后山羊骨骼肌中的lncRNAs??偣泊_定了3981個lncRNA轉錄本,其中577個在不同發育階段的骨骼肌RNA文庫之間的成對比較中,是顯著差異表達的。這些研究結果將為更好理解山羊lncRNAs的調控功能以及注釋山羊基因組,提供了一種有用的資源,也有助于更好地理解哺乳動物的骨骼肌發育。(BMC Genomics
 
 

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