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生物技術前沿一周縱覽(2017年4月21日)

2017-04-21 15:53 | 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(2017421日)


GSE5基因能改良水稻籽粒大小和產量

 

水稻是我國的主要糧食作物之一,其產量主要由粒重、穗粒數和有效穗數決定。研究人員通過對102份秈稻品種進行基因組測序,對籽粒大小進行表型分析,通過全基因組關聯分析和基因表達分析,定位到一個控制粒寬的關鍵數量性狀位點GSE5。通過基因表達分析、基因敲除和轉基因功能互補驗證等方法證明GSE5基因在不同水稻品種間的差異表達是造成粒寬差異的主要原因。研究表明秈稻品種中DEL1和粳稻品種中的DEL2均造成GSE5基因表達量的下降,導致粒寬增加。運用CRISPR/Cas9技術敲除GSE5基因可以使籽粒進一步變寬、粒重增加。相反,GSE5過表達植株種子細長。GSE5通過影響種子的細胞數目來控制籽粒寬度?,F代栽培稻是通過普通野生稻進化而來,對不同地區普通野生稻GSE5的序列分析表明,現代栽培稻中GSE5的不同單倍型是從不同的野生稻選育而來。(Molecular Plant

 

 

普通小麥TaGS2基因表達調控研究獲進展

 

普通小麥是全球重要的糧食作物之一,含有A、BD三個基因組,不同基因組的同源基因在多倍化過程中會出現功能分化或冗余。研究利用科農9204小麥缺失突變體證明,氮代謝過程關鍵基因TaGS2 的基因組同源基因(TaGS2-A、TaGS2-B TaGS2-D)功能冗余。http://www.cas.cn/syky/201704/W020170419352809859114.gifTaGS2表達具有明顯的時空特異性,主要在地上部早期葉片中表達,其中TaGS2-B表達顯著高于TaGS2-ATaGS2-D,而根中表達受到抑制。ChIPBSP結果證明,TaGS2時空表達特異性以及基因組同源基因表達差異受到組蛋白H3K4m3DNA胞嘧啶甲基化的共同調控。對染色質結構的研究表明,啟動子區域的核小體分布主要參與TaGS2的時空表達調控。相比之下,轉錄區域的核小體分布主要參與微調TaGS2基因組同源基因表達差異。研究結果表明,組蛋白修飾、DNA甲基化以及核小體分布三者協同調控了氮代謝關鍵基因TaGS2 表達。(Scientific Reports

 

 

大麗輪枝菌核定位效應分子跨界調節植物免疫抗性

 

大麗輪枝菌是一種具有廣泛寄主的土傳植物病原真菌,在世界范圍內引起嚴重的黃萎病害,每年對我國棉花生產造成巨大的經濟損失。研究人員在對大麗輪枝菌小分子外泌蛋白的研究中,發現一種作用機制比較特殊的效應分子VdSCP7,可以通過從植物質外體到細胞核之間的轉運調節植物免疫;使得植物對病原真菌、卵菌等病原物產生不同抗、感性變化。特別是,VdSCP7的基因敲除突變體在棉花寄主上的致病力顯著增強,說明棉花寄主中可能具有潛在的抗性基因識別VdSCP7、激活植物免疫。VdSCP7 是首個在輪枝菌中被發現的核定位效應分子。(New Phytologist

 

 

解析超級稻協優9308產量性狀的遺傳基礎

 

協優9308超級稻育種產量優勢形成的遺傳機理尚不明確。研究人員利用協青早B和中恢9308雜交衍生得到的重組自交系群體(RILs),采用混合線性模型方法,利用全基因組約70萬個SNPs進行條件和非條件的全基因組關聯分析(GWAS)。對協優9308兩個環境下的單株產量(GYD)、單株穗數(NP)、每穗粒數(NFGP)和千粒重(GW)四個性狀進行基因定位和遺傳效應分析,分別定位到6個、4個、7個和7QTSs (quantitative traits SNP)位點,能分別解釋43.06-48.36%的遺傳率;同時還定位到產量及其構成因子與環境的互作效應和單株穗數及每穗粒數的上位性效應。在上述變異位點中,19個是在條件關聯分析下挖掘到的(有4個與非條件分析所檢測到的重合),其中rs6302731、rs8203251rs41315645為已發現的產量形成基因,另有3個為新發現的產量形成基因。研究結果對挖掘超級稻新的產量形成基因和提高超級稻育種效率具有重要意義。(Nature)

 

 

克隆分離與水稻抽穗期相關的基因OsCOL16 

 

品種抽穗期長短是水稻育種中的一個重要性狀,一個品種的抽穗期是否適宜,不僅涉及到該品種對光溫資源的利用程度和增產潛力的發揮,也關系到該品種在地區和季節方面的適應性大小。研究團隊成功克隆了一個控制水稻抽穗期的基因OsCOL16。研究發現該基因編碼一個CONSTANS-like蛋白,在長日照和短日照條件下均表現為延遲抽穗,同時增加株高和產量。OsCOL16上調開花抑制基因Ghd7的表達,導致Ehd1, Hd3aRFT1基因的下調表達,從而抑制開花。(Plant science

 

 
科學家在植物二倍半萜合酶及其功能性產物研究中取得進展

 

二倍半萜類化合物由五個異戊二烯單元衍生而來,多分離自海洋生物、陸生真菌等,具有抗炎、拒食、抗血小板凝集、抗病原微生物等生物活性。研究利用了萜類代謝途徑改造的大腸桿菌底盤細胞,對來源于擬南芥(A. thaliana)中二倍半萜生物合成途徑的GFPP合酶及與其成簇存在的二倍半萜合酶(TPS18TPS19)的代謝產物進行了研究,成功獲得了兩個結構新穎的二倍半萜基本碳氫骨架化合物 (+)-thalianatriene (-)-retigeranin B。(+)-Thalianatrien擁有罕見的11-6-5三元環系,而(-)-retigeranin B擁有特征的5-5-5-6-5五元環系。過制備其雙三元環氧化衍生物(+)-6,10-diepoxy-thalianaene,使得其在溶液中的構象大大簡化,在-20 oC低溫核磁測試條件下,發現該衍生物在CDCl3溶液中只存在兩種構象 UUUchair-twist)和UUDchair-chair),其中UUU為優勢構象,兩者比例約為21。進一步通過銅靶X射線單晶衍射實驗,發現該衍生物在固體狀態下,僅以其UUU優勢構象存在。最終,成功地確定了(+)-thalianatriene的化學結構,并利用同位素標記實驗,對其可能的生物合成途徑進行了推測。該研究是首次對來源于植物的二倍半萜合酶及其功能性代謝產物的研究報道。(Organic Letters

 

 

降水變化對植物生產力的影響及其機制

 

化石燃料燃燒和土地利用等人類活動向大氣排放了大量的二氧化碳,導致了全球變暖,也從而改變全球水文循環。研究人員通過在多倫恢復生態學實驗站內蒙古典型草原進行十年的水分和氮素添加控制實驗,發現在實驗處理前六年,降雨增加顯著提高植物生產力、土壤可利用氮和葉片氮含量。但是,在接下來的四年,降雨增加不再提高植物生產力以及土壤和植物氮含量。然而在水氮同時添加的處理中,植物生產力持續增加,土壤可利用氮和葉片氮含量也持續增加。該研究結果表明在長期的降水增多后,氮供給限制了水分對植物生產力的促進作用,也表明過去的模型高估了降水對草地生態系統生產力和碳吸存的作用。通過對植物和土壤、土壤銨態氮和硝態氮的穩定同位素自然豐度的進一步研究,發現實驗后期降雨增加導致氮損失增多,其中反硝化作用很可能是氮損失的重要途徑,從而加劇了氮供給對植物生長的限制。這些結果表明草地生態系統對長期降雨增加的響應格局受土壤氮可利用性的調節,長期降雨增加會導致半干旱地區從水氮共同限制轉變為氮獨立限制,也表明氣候變化將誘導生態系統資源限制類型發生改變。(Ecological Monographs 

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