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生物技術前沿一周縱覽(2017年5月26日)

2017-05-26 09:42 | 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(2017526日)

DNA甲基化是調節番茄果實成熟的重要因子

 

DNA甲基化是一種保守的表觀遺傳學標記,在生物發育和環境應答的過程中具有重要的調控作用。研究人員利用CRISPR/Cas 9技術獲得了番茄sldml2的突變體,SLDML2基因與擬南芥中的DNA去甲基化酶基因ROS1具有很高的同源性。由于該基因的失活,使得全基因組范圍內的甲基化水平升高,誘導果實成熟的基因表達受到抑制,導致番茄果實不能正常成熟。進一步研究表明,SlDML2 參與了成熟相關基因的激活表達,主要參與了色素合成和口味形成、乙烯生物合成及信號傳導途徑、細胞壁水解等途徑中。同時SlDML2介導的DNA去甲基化也抑制了果實成熟中并不需要的基因的表達,這些基因大多是參與光合作用及細胞壁合成的基因。這項研究不僅發現了SIDML2基因的DNA去甲基化功能,而且揭示了DNA去甲基化在果實成熟發育過程中的重要作用,極有可能調控著果實成熟發育的精確度。(PNAS

 

 

在細菌中實現了植物泛素化途徑的重建

 

泛素化是一種重要的真核生物蛋白質翻譯后修飾方式,它決定了被修飾蛋白的命運。在細胞內,UPS能快速降解不正常的蛋白質以及一些瞬時調節蛋白。為了研究植物的泛素化調節方式,研究人員將編碼以上5個植物(擬南芥)蛋白的基因同時在同一大腸桿菌細胞中表達,獲得了植物泛素化途徑在細菌中的重建。該系統具有以下優點:1)植物泛素化組分在細菌中表達后,直接參與了泛素化反應,因此免去了預先表達純化這些蛋白質的步驟,這對于那些水溶性差的蛋白尤為重要;2)在該系統中,所有植物蛋白均在活細胞內進行泛素化反應;3)利用該系統可以產生大量的泛素修飾蛋白,這有利于下一步的泛素化位點鑒定和生化研究。因此,該系統提供了一種研究植物蛋白質泛素化的新方法。(Plant Journal

 

 

科學家揭示植物防御性物質合成途徑

 

據悉,植物萜烯同系物(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯(DMNT)(E, E)-4,8,12-三甲基-1,3,7,11-十三碳四烯(TMTT)是一類重要的防御性物質,其前體存在于大部分的植物中。植物受到害蟲危害后,揮發出DMNTTMTT吸引害蟲寄生蜂,對害蟲起到重要的間接防御作用。研究人員利用化學生態學研究技術結合高通量測序和基因功能研究,揭示了利馬豆中DMNTTMTT合成途徑上的關鍵兩個萜烯類合成酶基因(Pltps3Pltps4)。將這兩個基因轉入水稻中,表達Pltps3Pltps4基因的水稻揮發出DMNTTMTT等萜烯類化合物,行為測定結果表明該轉基因水稻植株能顯著吸引水稻害蟲天敵二化螟盤絨繭蜂,起到了對害蟲的間接防御作用。該研究為培育新型抗蟲水稻提供了理論依據。(Plant, Cell & Environment

 

 

科學家測定向日葵基因組

 

向日葵是一種全球性的油料作物。由于能在包括干旱在內的各種環境條件下保持穩定的產量,向日葵顯示出了適應氣候變化的特征。研究人員測序了馴化向日葵的基因組,并進行了比較和全基因組分析,為一類開花植物——菊類植物的演化史帶來了啟示。他們還找到了新的候選基因,并重構了花期和油脂代謝這兩大育種性狀的遺傳網絡,并發現花期網絡是由最近的全基因組倍增塑造的。其研究強化了向日葵作為生物、演化和氣候變化適應研究模型的地位,且有助于加快向日葵育種。(nature

 

 

NPR1蛋白影響水稻的農藝性狀

 

病害是影響農作物安全生產的重要因素之一。此前,多個實驗室分別獨立發現模式研究植物擬南芥的核心抗病反應調控基因NPR1可以顯著提高很多農作物對不同病害的抗性,但是會影響農作物的產量等性狀,限制了其廣泛應用。為了解決這一突出矛盾,研究人員采取雙盲實驗,通過利用uORF(上游開放閱讀框)在翻譯水平上精準調控該抗病蛋白NPR1的表達。在沒有病原菌入侵時候,NPR1蛋白處于極低表達水平;一旦有病原菌危害,NPR1蛋白快速表達,短時間內即可阻止病菌的入侵。在水稻中進一步研究發現精準調控NPR1的表達,不僅不影響水稻的農藝性狀,并且對水稻生產上重要病害稻瘟病、白葉枯病和細菌性條斑病均有很好的抗性。(nature

 

 

科學家發現我國西南地區新近紀蕨類多樣性新證據

 

水龍骨科是現代蕨類中最大的一個科,約35個屬,1200種。棱脈蕨屬(Goniophlebium)是其中的一個大屬,主要分布于東亞和澳大利亞的熱帶地區,具有明顯的特征而易于辨認:葉尖圓鈍,葉邊緣全緣或偶有缺刻,羽片下沿未完全分裂有交聯;葉脈形成1-2列有規律的五邊形網眼;單溝孢粉,極面觀橢圓形,赤道面觀豆形,瘤狀表面紋飾。研究人員通過對在云南文山發現的棱脈蕨屬化石的深入研究,首次報道并建立了化石新種:大孢子棱脈蕨(Goniophlebium macrosorum C.L. Xu et Z.K. Zhou sp. nov.)。該研究表明水龍骨科星蕨亞科棱脈蕨屬在文山地區的出現不晚于中中新世(~15 Ma),同時表明中中新世的文山溫暖、濕潤,與古生態組已有的古氣候重建結果相吻合。另一方面,結合化石的現代最近相似種假友水龍骨(G. subamoenum)的生境特征及文山植物群物種組成推測,附生植物伴隨常綠闊葉林的植被結構在中國西南地區的中中新世就已經出現。(Palaeoworld

 

 

昆蟲可溶性嗅覺蛋白功能的多樣性

 

氣味結合蛋白和化學感受蛋白主要用于化學感受,是性信息素以及其它氣味的載體,通常表達于觸角、口器等化學感受器官上。該綜述從結構、生理功能、進化等多個方面對已經報道的氣味結合蛋白和化學感應蛋白進行了比較分析,系統的總結了兩者在不同生物體內不同器官中的重要功能。結果發現,除在傳統的化學感受器官表達外,氣味結合蛋白和化學感受蛋白還表達于生殖腺等器官,用于信息素組分向環境中釋放或進行雌雄間傳遞。此外,兩者在促進發育和再生、營養物質和色素運輸、以及昆蟲抗性中也有重要的功能。(Biological Reviews 

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