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生物技術前沿一周縱覽(2017年4月14日)

2017-04-14 14:13 | 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(2017414日)


關鍵基因GW5控制水稻粒寬與粒重

 

水稻粒型是決定籽粒重量進而影響水稻產量和品質的重要性狀。GW5/qSW5在水稻資源中普遍存在,受環境影響較小且對粒型性狀貢獻率較高,對培育優質高產水稻品種具有重要的應用價值??蒲腥藛T經過深入研究,明確了位于該1,212-bp缺失區域上游一個編碼鈣調蛋白的基因,能夠顯著影響水稻粒寬,是GW5/qSW5位點的候選基因,仍命名為GW5,其主要在水稻籽粒發育時期的穎殼中表達。存在于寬粒品種的1,212-bp缺失通過調控GW5的表達量進而調控籽粒大小。進一步研究發現,GW5蛋白定位在細胞質膜上,并可與油菜素內酯信號途徑中的一個關鍵激酶GSK2直接互作,抑制GSK2磷酸化下游兩個轉錄因子BZR1DLT活性,使得非磷酸化狀態的BZR1DLT積累并進入細胞核中,調控BR下游響應基因表達,進而調控水稻粒型等生長發育過程。研究人員還發現,通過CRISPR技術將GW5基因敲除,可以增加其它不含1,212-bp缺失的水稻品種籽粒的粒寬和粒重,達到增產的效果。Nature Plants

 

 

柑橘基因CitRWP與多胚性狀的關聯程度最高

 

柑橘的多胚性是自然界中最穩定的無融合生殖類型之一,具有獨特的研究與育種價值。研究人員利用柑橘基因組平臺優勢結合前期構建的遺傳群體,針對性設計了極端表型混池測序和局部基因關聯分析的策略,將柑橘多胚位點定位到一段80-Kb的區域,包含11個候選基因。進一步精細剖析發現候選基因CitRWP與多胚性狀的關聯程度最高,并表現出胚珠特異表達的特點,且在多胚的表達顯著高于單胚。在多胚柑橘品種中,該基因啟動子區域有MITEMiniature Inverted-repeat Transposable Element)轉座子插入,并在786份自然變異資源中與多胚性狀完全共分離。為進一步精確利用“多胚性”分子設計輔助柑橘育種提供基因資源,同時對于大田作物引入無融合生殖性狀固定雜種優勢也具有借鑒價值。Nature Genetics

 

 

解析植物RNA編輯的分子機制

 

蛋白因子是如何協同參與植物細胞器RNA編輯的分子機制的?研究人員將擬南芥中所有的PLS-type PPR蛋白進行序列保守性分析,獲得了PLS-type PPR蛋白的晶體結構,揭示了P,L,S這三類重復單元結構的差異性。同時對MORF家族蛋白成員進行結晶篩選,解析了MORF9蛋白的結構,發現其是一類新型的蛋白結構。研究人員通過生化實驗證實(PLS)3PPR通過PLS三聯體和MORF9相互作用,并解析了(PLS)3PPR - MORF9復合物晶體結構。結構顯示L-type重復單元在介導蛋白相互作用過程中發揮關鍵的作用, (PLS)3PPR - MORF9復合物比(PLS)3PPR單體有更強的RNA結合能力。研究提出MORF蛋白在RNA編輯中發揮功能的分子機制:在沒有MORF蛋白存在的情況下,PLS-type PPR蛋白有較弱的靶標RNA結合能力;而當MORF蛋白存在時,可以引起PLS-type PPR蛋白構型發生改變,從而增強其對靶標RNA的結合能力。Nature Plants

 

 

解析TOR激酶信號通路

 

在植物生長中,根尖分生組織和莖尖分生組織分別負責植物地下根和地上莖組織的生長發育。研究人員利用擬南芥作為植物研究材料揭示了葡萄糖和光/生長素作為上游信號通過不同的通路來精密調控雷帕霉素靶蛋白(TOR)激酶的活性從而以不同的方式來調節植物莖尖和根尖分生組織活性。并發現了TOR上游的關鍵調控元件小G蛋白ROP2,填補了植物中TOR信號通路上游調控元件的空白。PNAS

 

 

麻欠樹皮抗炎成分和活性有定性

 

傣藥麻欠,學名毛大葉臭花椒(Zanthoxylummyriacanthumvar. pubescens),具有治療消化不良、清熱解毒和消腫止痛的功效,并且傣醫用麻欠樹皮部位治療腸炎、結腸炎等疾病,是一種常用的傣藥植物。研究人員對麻欠樹皮進行了系統地研究。對麻欠樹皮石油醚萃取物通過GC-MS定性分析鑒定了44個化合物;對麻欠樹皮乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物通過植化手段共鑒定了18個化合物。應用體外脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)誘導的RAW 264.7 細胞模型研究了麻欠樹皮的體外抗炎活性,石油醚和乙酸乙酯部位具有較強的NO清除作用,即較好的抗炎活性。從乙酸乙酯萃取物中分離出的生物堿decarineNO的半數抑制率IC50RAW264.7細胞上檢測結果分別為48.43 μM。進一步研究發現麻欠樹皮石油醚,乙酸乙酯和正丁醇三部分萃取物可有效下調脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)誘導的THP-1 細胞模型中促炎性細胞因子IL-1β, IL-6表達,生物堿decarine 可有效下調TNF-α+IL-1β誘導的Caco-2 細胞模型中促炎性細胞因子的IL-1β, IL-6表達。此發現驗證了傣醫用麻欠樹皮部位治療腸炎、結腸炎等疾病的傳統應用以及為進一步藥物開發提供了有力的科學依據。(PNAS)

 

 
野生稻保護刻不容緩

 

普通野生稻(Oryza rufipogon)經過近萬年的馴化到農家品種,伴隨著遺傳多樣性的減少和很多優異基因的丟失。野生稻被證實含有大量的抗蟲、抗病基因資源,因此,野生稻資源在應對未來水稻穩產高產的挑戰中具有重大價值。然而,隨著現代農業耕地面積的逐漸擴大,普通野生稻的野生棲息地被不斷破壞,加上來自栽培稻的遺傳侵蝕,野生稻資源也不斷萎縮。研究人員通過對已發表的大量野生稻和栽培稻基因組數據的深入挖掘,發現野生稻基因組中有著人工選擇馴化的痕跡,從而巧妙地證實有大量栽培稻基因流入野生稻群體。全基因組分析發現,現存野生稻群體中有著大量的來自栽培稻的遺傳成分,甚至部分“野生稻”就是近期野化的栽培稻。而且亞洲不同地區野生稻群體,其遺傳成分和本地種植的栽培稻成分有著很大的相關性。通過這些令人意外的證據,證明當前的野生稻應被視為一個“雜種群”,而非一個獨立物種,它通過廣泛的基因流和栽培稻聯系在一起,隨著栽培稻共同演化。這一發現也告誡人們,實施更加科學的野生稻資源保護已刻不容緩。(Genome Research

 

 

 

蛇足石杉中參與石杉堿甲合成的關鍵基因取得進展

 

蛇足石杉 (Huperzia serrata) 作為蕨類中石松類石松科石杉屬的一個物種,是迄今報道含有包括石杉堿甲 (Huperzine A) 等重要石松類生物堿最豐富的藥用植物,俗稱千層塔,在中藥使用中有悠久的歷史。研究人員對蛇足石杉的不同組織 (根、莖、葉和孢子) 進行了全面的轉錄組分析,對參與石杉堿甲生物合成途徑中的五類功能基因進行了驗證和預測,得到了已被生化驗證功能的賴氨酸脫羧酶 (LDC)、銅胺氧化酶 (CAO) 和三型聚酮合酶 (PKS) 的各類多個全長基因。在此基礎上,基于化合物形成和修飾的化學原理認識,進一步解析了石松類生物堿骨架形成和修飾相關的關鍵功能基因小檗堿橋酶 (Berberine bridge enzyme (BBE)) 以及開環馬錢子苷合酶 (secologanin synthase (SLS))等細胞色素單加氧酶。本研究在豐富蛇足石杉功能基因組數據庫的同時,對石杉堿甲生物合成途徑解析提供了可靠的數據支持,為全面解析石杉堿甲的生物合成途徑開辟了道路。(BMC Genomics

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