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生物技術前沿一周縱覽(2016年10月21日)

2016-10-21 09:31 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 提升植物光合效率的新策略

 
光合作用是一個極其復雜的生化過程。根據是否需要光,光合作用被人為地分為光反應和暗反應,兩種反應是密不可分的有機整體。光反應產生能量ATP和還原力NADPH,而暗反應需要消耗ATP和NADPH,實現對二氧化碳的還原固定。研究人員針對光反應產生的ATP不能滿足暗反應固碳能量需求這一問題,根據光反應中ATP是與NADPH偶聯產生的基本原理,從細胞全局出發,把光合作用的光反應和暗反應作為有機整體,以連接光合作用光反應和暗反應的NADPH為切入點,提出了一個導入NADPH消耗模塊,從而打破細胞固有的NADPH平衡,通過光反應與暗反應的有效耦聯,來增強光反應的內在驅動力,進而提高光合作用效率的新策略。(Metabolic Engineering
 
 
野生大豆GSHDZ4基因賦予擬南芥耐鹽性
 
大豆HD-Zip(Homeodomain-leucine Zipper)轉錄因子家族在非生物脅迫響應中扮演著重要角色。研究人員對耐鹽堿土壤的野生大豆(Glycine soja) 中的該基因家族進行了研究。研究人員發現堿性脅迫誘導HD-Zip基因Gshdz4的表達。過表達Gshdz4基因的擬南芥在生長和發育中對碳酸氫鹽的抗性增強。研究發現轉基因植物中脅迫相關基因的轉錄本水平也有很大程度的提高。然而,在高pH條件下轉基因植株和野生植物的生長情況沒有顯著差異。研究發現過表達Gshdz4基因的轉基因株系在種子發芽過程中對滲透壓力變得更加敏感。上述結果顯示Gshdz4基因賦予植物碳酸氫鹽抗性。這項研究增加了人們對HD-Zip家族功能的認識,為野生大豆的抗鹽堿機制提供了新見解。(BMC Plant Biology
 
 
大米和蔬菜中的重金屬對人體的影響
 
環境污染是造成食品安全問題的一項重要因素,其中重金屬污染收到重點關注。飲食攝入是人體暴露重金屬的主要途徑,如長期低劑量地暴露重金屬污染物也可能對人體健康造成潛在的危害。研究人員以珠三角地區市售大米和蔬菜為研究對象,研究了對3種不同污染水平大米和市售蔬菜中重金屬對人體生物有效性以及烹調處理對生物有效性的影響。結果顯示,烹調處理可以降低大米中鎘和砷生物有效態含量。低水量烹調可減少中低度污染大米中的鎘總量達10%,但中高水量對鎘生物有效性沒有影響;而低水量烹調對砷生物有效性沒有影響,但中高水量可顯著減少大米中的砷生物有效性。烹調處理對蔬菜的重金屬的生物可給性影響因蔬菜種類而存在差異性,對葉菜類中鎘鉛生物可給性降低幅度較大,而對番茄、青瓜、胡蘿卜和土豆鎘鉛的生物可給性影響不大。蔬菜中鎘的生物可給性占總量的47%-82%;而鉛的可給性顯著較低,大約為總量的8%-58%。(Environmental Science and Pollution Research
 
 
花粉傳播影響植物適應更熱天氣
 
物種可能通過改變它們的地理范圍,以跟隨適宜的生活條件,或者適應不同氣候,從而在全球氣候變暖中生存下來。但針對植物進化的幾個模型并沒有預測宜居溫度范圍的變化,也忽視了花粉散布的效應,而花粉散布影響著基因流。因此,研究人員把花粉散播引入到了現有模型中,以分析它對植物氣候變化響應的效應。根據模型,增加花粉散播距離會減緩地理范圍變化的速度?;ǚ凵⒉ヒ灿绊懥巳后w適應新溫度條件的速率。如果忽略了花粉散播,特別是對于那些花粉散播得比種子更遠的物種,預測氣候變化導致的植物滅絕風險或未來地理范圍改變可能不夠準確?;ǚ凵⒉タ赡茏屩参镌诒葲]有花粉散播的情況下,以更快的速率在氣候變化中生存下來。(PNAS
 
 
重要油料作物油棕基因組學研究獲進展
 
油棕是世界上產油率最高的熱帶木本油料作物之一,以5%的種植面積生產世界上45%的植物食用油脂,享有“世界油王”之稱。它還是生物燃料的理想原料來源,產出的能量是栽培所需消耗能量的9倍。我國是全球棕櫚油最大的消費國之一,幾乎全部依靠進口。由于油棕種質資源匱乏,導致商業用品種遺傳背景單一、抗源缺乏、大型真菌病害流行。但由于缺乏基因組數據,無法應用現代育種技術。研究人員對東南亞重要的高產母本厚殼Dura材料進行全基因組隨機測序,組裝出1.701Gb、覆蓋基因組95%以上區域的高質量序列草圖,并且對油棕主要組織器官進行深度轉錄組測序,注釋出近36105個高度可靠的油棕基因。由此建立的基因表達譜覆蓋了油棕大部分的自然生長階段,為油脂合成及調控基因功能研究和抗病高產育種提供了重要基因組和表達譜分析數據。(DNA Research
 
 
揭示家雞體型的遺傳機制
 
家雞是表型多樣性最為豐富的鳥類,不同家雞品種在形態、生理、行為等方面存在巨大差異,因而家雞是遺傳、發育、進化研究的良好動物模型。體型是家雞最主要的經濟性狀之一,培育出生長速度快、體型大的家雞品種是育種工作者所追求的目標。研究人員選取了以小體型著稱的元寶雞為研究對象,對其進行全基因組重測序,利用比較群體基因組學方法揭示了家雞體型大小進化的遺傳機制。研究發現,元寶雞基因組中4個區域可能和其小體型相關,尤其是位于22號染色體上的BMP10基因在元寶雞中表現出很強的選擇信號。相關性分析表明,BMP10與家雞體重變異顯著相關,可以解釋元寶雞體型22.41%變異。進一步分析發現,BMP10上游啟動子區域的突變導致其在元寶雞心臟中表達上調。在斑馬魚中過表達BMP10可導致生長受阻。該研究表明,BMP10是決定元寶雞體型小的重要基因,為今后的育種提供重要的靶點,同時該研究也揭示比較群體基因組學是一種非常有效的揭示家養動物復雜性狀變異的遺傳機制的手段。(Journal of Molecular Cell Biology
 
 
對植物蛋白實現動態量化檢測
 
植物質膜是高度動態的結構,而傳統細胞觀察與生化研究只能在靜態結構或集群水平上進行觀察與分析,從而使植物細胞膜動力學特征研究受到極大限制。因此,迫切需要發展新技術精確分析生物體這一復雜的生物學過程。研究人員結合最新的熒光相關光譜(FCS)和與其他技術聯用的FCS研究結果,系統總結了已有成像技術的優缺點及其在活體植物細胞單分子研究中的最新進展,并展望了其發展前景。研究提出了適合植物活細胞研究的自相關和互相關函數,闡述了如何檢測細胞質膜的不均一分布特性的基本原理,發展了應用熒光互相關光譜檢測蛋白質單體—二聚體比率的工作模型。(Molecular Plant
 
 

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