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生物技術前沿一周縱覽(2017年6月16日)

2017-06-16 10:48 | 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(2017616日)


研究人員發現花生條紋病毒侵染寄主新機制

 

花生條紋病毒具有廣泛的寄主范圍,主要通過帶毒蚜蟲以非持久性方式進行傳播,可侵染茄科和豆科等經濟作物,引起嚴重花葉、皺縮和斑駁等癥狀,直接造成產量損失和品質的下降。研究人員以花生條紋病毒、馬鈴薯Y病毒O株系、花生和本氏煙(Nicotiana benthamiana)為主要研究材料,通過酵母三雜交、雙分子熒光互補(Bimolecular Fluorescence Complementation, BIFC)、重組病毒侵染性克?。?/span>infectious cDNA)和病毒誘導基因沉默(Virus-induced gene silencing, VIGS)等技術,證實了花生條紋病毒兩個基因沉默抑制子Hc-ProVpg蛋白,與寄主翻譯起始因子eIF4EeIF4Eiso)共同互作形成蛋白復合體。該蛋白復合體的形成,有利于花生條紋病毒在寄主體內侵染和復制。上述研究工作,揭示了花生條紋病毒的侵染機制,解析了其致病機理,為后續開展馬鈴薯Y病毒屬病毒的隱性抗病基因篩選和病害有效防控奠定了理論基礎。(Frontiers in Microbiology

 

 

脂肪酸是光合作用碳源的主要傳遞形式

 

菌根共生是植物與菌根真菌建立的互惠互利的同盟,植物可通過與菌根真菌共生高效率地從土壤中獲得磷和氮等營養;同時植物把20%左右的光合作用產物傳遞給菌根真菌供其生長。研究人員通過穩定同位素標定實驗,首次否定了糖是植物傳遞給菌根真菌的主要碳源形式。同時,研究者采用遺傳學、分子生物學及代謝生物學的手段研究發現,植物宿主的脂肪酸合成對于叢枝菌根真菌共生是必須的,并且植物合成的脂肪酸能夠直接傳遞給菌根真菌。進一步的研究發現植物基因合成的一類特殊脂肪酸分子,被植物的轉運蛋白轉運給菌根真菌。該研究系統揭示了脂肪酸是光合作用碳源的主要傳遞形式,推翻了傳統認識,對于理解生態系統的碳氮循環具有重要的意義。(Science

 

水稻HD結構域基因WSFL1的點突變影響葉綠體核糖體合成和形成白條葉

 

葉綠體主要分布在植物葉片中,葉片的發育直接影響到葉綠體的發育。水稻葉色突變體的研究可以挖掘更多葉綠體發育相關基因,為葉色調控網絡解析奠定基礎。研究人員利用一個水稻白條紋葉突變體(wfsl1),圖位克隆了WFSL1基因。WFSL1基因突變導致葉綠體結構發生改變,抑制了葉綠體核糖體基因轉錄與翻譯,影響了光合作用及干物質的積累。由于WFSL1基因編碼一個具有HD domain結構域的磷酸水解酶,表明HD domain在介導葉綠體和核糖體發育中發揮重要作用。(Scientific Reports

 

 

PacBio三代單分子測序獲表觀遺傳研究新發現

 

毛竹是生長最快的植物之一。研究人員采用PacBio第三代單分子測序,并結合RNA-seqPAS-seq兩種測序方法,對毛竹地下系統幾個關鍵組織的選擇性拼接和選擇性多聚腺苷酸化進行了全面解析和量化,發現二者相互關聯調控轉運蛋白、轉錄因子、纖維素合成酶及翻譯調節因子等相關基因,調控毛竹地下莖不同組織生長發育。該研究對毛竹基因進行重注釋,并發現一批新的編碼基因及非編碼RNA,并對富含DNA甲基化的轉座子側翼選擇性多聚腺苷酸化的表觀遺傳學調控進行了初步的探索,這一成果為后續研究毛竹轉錄后調控及表觀遺傳學與快速生長的關系奠定了重要的前期基礎。(The Plant Journal

 

 

水稻根際酶活性時空動態穩定機制

 

根際是土壤微生物活動最為重要的“熱區”,是土壤-微生物-植物根系之間互相作用關系最為密集的區域。研究人員采用土壤原位酶譜技術(soil zymography),研究了不同溫度下(18°C、25°C)幾丁質酶和磷酸酶活性和空間分布模式隨水稻生長時間(14d、30d)的變化。結果表明,土壤剖面的整體酶活隨溫度的升高而升高,隨水稻生長時間的延長而降低;但酶活熱區面積和空間分布模式均與溫度無關,當水稻生長時間從14d增加到30d時,幾丁質酶活性熱區面積從2-2.5%減少到0.3-0.5%,而磷酸酶活性熱區面積從2%增加到6-7%,兩種酶的空間分布模式均從隨機分布過渡為沿根分布;該研究首次探討了水稻根際酶活的橫向擴散范圍,并指出土壤酶活性在水稻根系的徑向擴散不受溫度影響且在水稻生長過程中保持相對穩定;通過比較根際土和非根際土酶活溫度敏感性(Q10)的差異,研究發現水稻根表的酶活溫度敏感性隨與根中心徑向距離的增大而減?。?/span>Q10~1.3-1.4),而非根際土(距離根中心>1.5 mm)的酶活性幾乎不受溫度影響(Q10~1)。 (Soil Biology and Biochemistry)

 

 

找到“花粉管是陸生植物適應缺水生活環境演化出的新生殖結構”生物學證據

 

水生藻類和動物的精子靠鞭毛在液體環境(水和體液)中運動受精,但大部分裸子植物和被子植物的精子都沒有鞭毛,那么被子植物的精細胞如何完成受精過程呢?研究人員通過對幾個bHLHbasic Helix-Loop-Helix)轉錄因子的生物學功能(Lin et al., Plant Cell, 2015)的研究,發現兩個在花粉粒和花粉管中特異性高表達的成員DROP1DEFECTIVE REGION OF POLLEN 1)和DROP2,他們若同時缺失時會產生一些外形變成水滴狀的花粉粒,在這類水滴狀的花粉粒中只含有一個營養細胞核而沒有兩個精細胞。研究人員挑選出這種水滴狀花粉粒,對他們進行花粉管萌發、花粉管生長、花粉管導向、受精過程等生殖生物學過程的研究,結果發現,沒有精細胞的花粉??梢哉5孛劝l出花粉管;沒有精細胞的花粉管可以正常生長、可以正常響應雌方(胚珠)分泌的吸引信號、可以正常抵達胚囊、也可以正常爆裂釋放出花粉管的內容物,這一系列實驗的結果說明,沒有精細胞存在的情況下,花粉管仍然可以正常地完成生長、導向、識別、爆裂等生殖生物學過程,從而證明了高等植物的花粉管運輸方向完全是由花粉管自身控制的,而高等植物的精細胞的全部生物學功能就是受精。(Nature Plants

 


科學家優化基因編輯技術

 

CRISPR技術,是目前為止科學家所使用的最先進的“基因剪刀”之一。研究人員對這對CRISPR技術進行了優化,發現向受精卵中注射多個“連續指導RNA”,目標基因在小鼠胚胎中能做到100%的完全刪除、在猴子胚胎中能做到91%-100%的刪除。研究人員認為該研究的意義在于可以應用優化后的基因編輯技術,在動物個體水平發現新的藥物靶點。同時,這項研究也可用于快速建立大量基因敲除猴模型,加快腦科學的應用和研究。(Cell Research

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