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生物技術前沿一周縱覽(2017年1月6日)

2017-01-06 16:05 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

生物技術前沿一周縱覽(201716日)

OsSGL基因協同正向調控水稻耐旱性
水稻是世界上最重要的糧食作物之一,受降水和生長季節降水量分布不均等原因的影響,干旱仍脅迫著水稻糧食生產和糧食安全。研究人員以超級雜交稻兩優培九母本培矮64S為材料,研究水稻不同生長發育時期、不同組織器官全基因組在低溫、干旱、高溫等非生物逆境脅迫下的表達水平,最終篩選得到在多組織器官、多逆境條件下均有響應的目標基因OsSGL(STRESS_tolerance and GRAIN_LENGTH)。研究發現,OsSGL在正向調控水稻粒型、粒重,增加水稻產量的同時,能正向增加水稻的耐非生物逆境能力。研究人員推測水稻耐旱性的增加,是逆境響應基因表達模式的改變、細胞中高滲透壓物質的積累,以及根系系統的增大三者共同作用的結果。Frontiers in Plant Science

                                          

 發現一種可控制植物生長和防御激素的單一酶

生長素控制植物的多種生理活動,包括細胞和組織的生長與發育,而水楊酸可幫助植物抵御影響生長的生物脅迫。植物必須準確地控制生長素和水楊酸的水平來保證正常生長和應對新的脅迫。研究人員發現
GH3.5是已知的第一個可以控制完全不同種類激素的酶。為了研究GH3.5如何控制多種激素,研究人員誘導植物積累大量蛋白質,然后檢測他們的激素水平。GH3.5大量表達時,生長素和水楊酸都會減少。缺乏生長素植物會表現出矮小特征。為了證明GH3.5調節不同種類的激素,研究小組制備了GH3.5結晶。研究人員利用X射線衍射解析蛋白質晶體結構。他們發現該酶中結合并修改激素的部分,與只修改生長素的酶幾乎相同。(PNAS


 
開發可生產蝦青素的轉基因玉米

蝦青素是重要的魚飼料添加劑。研究人員評估了來自轉基因玉米的蝦青素,確認它是否可以作為飼料添加劑來改善虹鱒魚的色素沉積。最初制備的蝦青素含油量高,濃度低,研究人員經過一系列處理改良了制備過程。研究人員用制備好的蝦青素進行了鱒魚飼養試驗。試驗結果表明,用這種玉米制備的蝦青素在鱒魚片中占
3.5µg/g dw,與化學合成的蝦青素類似。這意味著轉基因玉米可以生產用于魚飼料的天然蝦青素。(Transgenic Research


 
研究揭示大豆GmAFS基因在線蟲和昆蟲防御中的作用

植物萜烯合成酶基因
(TPSs)在多種生理活動中扮演著不同角色。研究發現GmAFS基因與蘋果中的(E,E)-α-法尼烯合成酶基因密切相關。在孢囊線蟲(SCN)抗性大豆品種中GmAFS的表達受到感染的明顯誘導。而在孢囊線蟲(SCN)敏感型大豆品種中受到同樣的感染后,GmAFS的表達不受影響。在敏感型大豆品種中生成過表達GmAFS的轉基因毛狀根來研究它的作用。轉基因株系對孢囊線蟲(SCN)的抗性明顯增強,表明GmAFS有助于產生SCN抗性。在大豆葉片中,研究發現GmAFS的表達由二斑葉螨(Tetranychus urticae)與外源茉莉酸甲酯誘導。進一步分析表明,感染二斑葉螨的大豆植物釋放揮發物的混合物,最主要的成分之一為(E,E)- α-法尼烯合成酶。本研究揭示了GmAFS基因在大豆地下和地上器官中的防御作用。(Plant Biotechnology Journal


揭示植物防御化合物蜀黍氰甙的特征


高粱在受到害蟲或食草動物攻擊時會釋放化學物質。蜀黍氰甙就是其中一種化學物質,它水解時會變成氰化物。它被歸類為一種被稱作代謝中間體的復合體,其中代謝中間體是在代謝途徑中在酶之間形成的暫時存在的復合體。研究人員從內質網中分離出蜀黍氰甙樣本,鑒定出了四種參與該過程的分子,這四種蛋白共同發揮作用,將一種被稱作
L-酪氨酸的氨基酸轉化為蜀黍氰甙。研究還發現內質網膜本身實際上是代謝中間體的一個關鍵部分。該研究揭示了高粱利用化合物蜀黍氰甙抵御害蟲和食草動物的機制。(Science

 

梭梭幼苗在干旱下具有“根保護”策略

 古爾班通古特沙漠為我國第二大沙漠,建群種梭梭(Haloxylon ammodendron)抗旱性極強,具有優良的固沙特性,對于荒漠生態系統的穩定與維持意義重大。研究人員通過溫室控制實驗,確定了一年生梭梭幼苗在干旱死亡過程中水碳生理、形態指標變化的先后順序,探討了根系生理和形態調整對梭梭幼苗干旱存活的重要作用。研究結果表明:梭梭幼苗在干旱脅迫下優先投資根系,犧牲地上部分,在降低地上碳需求的前提下滿足根系的碳消耗,保證根系的存活。根系積累的碳水化合物是驅動再萌芽的能量源?;谝陨侠碚?,提出了適用于梭梭幼苗的死亡判定標準,建立了“脅迫”與“死亡”的界限。另外,水碳主要事件變化的時間順序反映了此物種在干旱下用于不同生理活動的碳分配的轉變,有助于理解其在干旱下對維護水、碳安全的權衡及策略。該研究證明了荒漠灌木梭梭在干旱下具有“根保護”策略,并為水、碳共同調控植物生存提供了證據。Plant Biology


 
植物自噬體的膜起源

 自噬體膜的起源是自噬領域的一個基本問題。作為唯一的跨膜自噬相關(ATG)蛋白,ATG9在真核生物之間是保守的,并且已知對于自噬是非常重要的,但是其確切的分子功能仍然是未知的。研究發現,擬南芥中ATG9的缺失可導致在自噬過程中擴大的自噬體相關小管連接到內質網。研究證實,在植物中,ATG9對于內質網(ER)衍生的自噬體的形成,是至關重要的,擬南芥ATG9缺乏可導致自噬誘導后自噬體相關管狀結構的急劇積累。動態分析表明,在自噬過程中,ATG9小泡和自噬體膜之間有一種瞬態的膜連接。此外,在Atg9突變體中,通過一種磷脂酰肌醇3 -磷酸–依賴性的方式形成延長的小管,使ATG18a的運輸受到損壞。研究證明,ATG9在調節擬南芥ER膜的自噬體進展中確實發揮舉足輕重的作用。PNAS


體外培養獲得世界首只轉基因樹鼩


樹鼩是一種具有重要潛在應用價值的實驗動物。然而,缺乏遺傳操作手段嚴重制約了樹鼩作為實驗動物的廣泛應用和推廣。研究人員通過樹鼩精原干細胞進行遺傳修飾,建立了樹鼩的遺傳操作途徑。研究人員篩選到細胞表面標記分子
Thy1可用于富集樹鼩睪丸中的精原干細胞,并發現一個信號通路及樹鼩睪丸支持細胞對于精原干細胞維持其增殖及干細胞特征至關重要,據此改善了樹鼩精原干細胞體外擴增培養體系,并建立了多株可長期穩定傳代培養的樹鼩精原干細胞系?;蛐揎椇蟮臉潼毦杉毎浦驳浇洶紫蔡幚淼男坌允荏w樹鼩睪丸內,可以產生基因修飾精子,通過自然交配從而獲得基因修飾子代樹鼩。該工作為樹鼩作為新型實驗動物的廣泛應用打下良好基礎。(Cell Research

 

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