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生物技術前沿一周縱覽(2017年12月29日)

2017-12-29 14:20 | 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(2017年12月29日)

GWAS
研究揭示玉米直鏈淀粉含量的遺傳結構

 

淀粉是玉米籽粒中含量最豐富的碳水化合物,主要包含了25%直鏈和75%左右的支鏈淀粉。跟總淀粉含量不同的是,直鏈和支鏈淀粉的各自所占的百分含量決定了食品原料和工業應用中不同的加工性能。研究人員利用了464株玉米籽粒中表型直鏈淀粉的含量,以及對應的9,007,194SNPs的基因型,進行連鎖不平衡的全基因組關聯分析,篩選出了與直鏈淀粉合成相關的27SNPs以及有潛力的39個候選基因,結果初步闡明了直鏈淀粉合成的調控網絡,對后續研究和改良玉米籽粒具有重要指導意義。(Plant Biotechnology Journal)

 

 

植物N6-甲基腺嘌呤動態可逆調控

 

N6-甲基腺嘌呤(m6A)是mRNA上最豐富的修飾,遍布于真菌、動物以及植物當中,其在高等植物中是否動態可逆的一直沒有確切的結論。研究人員通過序列比對,找到擬南芥中N6-甲基腺嘌呤修飾潛在的去甲基酶ALKBH10B,著重研究它的去甲基功能及其在擬南芥生命活動中的調控作用。體外表達純化的ALKBH10B蛋白對單鏈短RNA和全長的擬南芥mRNA都有明顯的m6A去甲基活性,ALKBH10B的去甲基功能影響擬南芥mRNAm6A水平,ALKBH10B缺失導致顯著的晚花表型。在ALKBH10BT-DNA插入突變體中,FT基因mRNA的甲基化水平升高;而相應地,其mRNA穩定性也較野生型Columbia-0更低,最終導致FTmRNA水平在突變體中顯著低于野生型。同樣,FT上游的SPL3SPL9也在突變體中也有更高的mRNA甲基化水平,更快的mRNA降解和更低的mRNA水平。由此確證ALKBH10B通過影響FT,SPL3SPL9影響擬南芥的成花誘導。(The Plant Call

 

 

SBI等位基因變異調控水稻莖稈基部節長度

 

倒伏是水稻高產穩產的主要限制因素之一。SV14S是一個在水稻育種上被廣泛應用的溫敏不育系,它的莖稈基部節間顯著縮短,顯示良好的抗倒伏能力。研究組通過遺傳分析發現,該莖稈基部節間縮短是由單一基因控制的半顯性遺傳性狀,并將該基因命名為Shornted Basal InternodesSBI)。結合圖位克隆和基因組技術,研究發現SBI編碼一個尚未報道的GA2氧化酶,在莖稈基部節間高表達。酶功能分析證明,SBI編碼的GA2氧化酶可以將活性赤霉素轉化為非活性赤霉素化合物。水稻中SBI存在兩個等位變異基因型,導致SBI酶催化活性顯著不同。高活性的SBI位點使得水稻莖稈基部節中活性赤霉素含量顯著降低,從而抑制基部節間的伸長。體內和體外研究結果證明,位于SBI蛋白序列保守區域的第338位氨基酸的差異是影響SBI酶活性的關鍵位點。通過對大量水稻品種基因分析發現,該位點的變化影響水稻品種株高及莖稈基部節間長度。同時,基因演化分析表明SBI等位基因之間的差異很可能來自于不同祖先的野生稻群體。(Molecular Plant

 

 

有絲分裂到減數分裂的轉化機制研究獲進展

 

有性生殖是自然界中最重要的生殖方式。研究組基于對玉米花藥發育時期的精細分析,采用激光顯微切割技術和芯片雜交,分別獲得處于有絲分裂的孢原細胞,處于減數分裂間期的生長期花粉母細胞(enlarging PMC),剛進入減數分裂的花粉母細胞和相鄰絨氈層細胞,以及成熟花粉、玉米幼苗和莖部薄壁細胞的時期特異性表達譜。分析轉錄因子和泛素連接酶在不同發育時期的表達特征表明,enlarging PMC處于有絲分裂到減數分裂的關鍵轉折點。結合蛋白質譜分析,研究發現減數分裂相關基因不僅在進入減數分裂時期前提前轉錄,并且提前翻譯產生蛋白。在此基礎上,研究組在有絲分裂向減數分裂轉換過程中特異性表達基因、富集的代謝通路、轉錄調控因子等方面,提出了一系列可供檢驗的科學假說,以便于進一步了解玉米減數分裂的起始機制。(Plant Physiology

 

 

水稻抗旱耐鹽生理調控機制

 

干旱、高鹽等環境脅迫顯著抑制水稻的正常生長并導致減產,水稻缺鉀會引起植株矮縮、莖稈細弱,嚴重的產生近似火燒狀的“鐵銹稻”等,水稻缺鉀還會進一步降低其對逆境脅迫的耐受性。研究發現OsHAK1(超表達轉基因材料)在根系和地上部均受干旱、高鹽誘導上調表達;oshak1突變體在營養和生殖生長期均表現對干旱、鹽脅迫敏感,而過量表達OsHAK1可以促進活性氧的清除、增強脅迫響應相關基因的表達、提高水稻的抗旱、耐鹽性;OsHAK1的表達量與秈稻和粳稻品種間耐鹽性的差異成正相關;通過干旱誘導啟動子(OsHAK1pro)特異啟動根發育相關基因OsRAA1的表達,獲得在干旱逆境下根系生長、鉀積累、單株產量和抗旱性均顯著提高的轉基因水稻。研究結果可為培育抗旱、耐鹽水稻新品種提供理論基礎。(Environmental and Experimental Botany

 

 

Hh信號通路轉錄因子Ci/Gli蛋白穩定性調控新機制

 

Hh信號通路在胚胎發育、成體組織穩態維持以及腫瘤的發生發展中起重要作用。Hh信號通路的異常會引發多種嚴重的人類疾病,包括一些出生缺陷和癌癥。研究人員通過遺傳學篩選發現E2--UbcD1調控了Ci/Gli的蛋白穩定性,并特異性地參與Slimb-Cul1 E3 ligase介導的Ci泛素化降解過程,而在Rdx-Cul3 E3 ligase介導的Ci/Gli泛素化降解過程中不起作用。UbcD1Ci/Gli的泛素化降解過程中也參與了K-11泛素鏈的形成。同時,這一調控機制在脊椎動物中高度保守。進一步揭示了Hh通路轉錄因子Ci/Gli的穩定調控機制,也提供了一個針對Ci/Gli降解調控的潛在藥物靶點。(EMBO Reports

 

 森林凋落物多樣性與分解速率關系研究獲進展

 

植物凋落物的分解是生態系統物質循環中必不可少的環節,同時也是生態系統最重要的功能之一。研究人員利用在亞熱帶森林采集的擬赤楊(Alniphyllumfortunei)、山桐子(Idesiapolycarpa)、香樟(Cinnamomumcamphora)和虎皮楠(Daphniphyllumoldhamii)等4種喬木樹種,及其中每種包含的4個不同家系(seed family) 衰老葉片,進行不同物種/家系葉片的混合,并通過實驗室恒溫培養箱進行的微宇宙(填有凋落物采集地的土壤)實驗,研究了凋落物基質的物種、遺傳多樣性對凋落物分解速率的影響。整個實驗在物種水平上設計有1、2、4個物種葉片混合的處理,而在上述3種混合處理中,針對每一個物種又設計有1、2、4個家系的混合處理,共計8種多樣性組合處理,246個微宇宙,置于黑暗和25℃條件下培養12周。測定結果表明,凋落物基質組成的物種多樣性對其分解速率的影響,與組成凋落物的具體物種有關,即這種影響具有物種依賴性;如果忽略物種屬性,凋落物的分解則是隨著組成凋落物的總的家系數目增加而加快。但研究者并未在這次實驗中發現物種多樣性與遺傳多樣性存在交互作用。該研究還發現凋落物分解速率不受其初始碳含量的影響,但與其氮含量、氮磷比均呈負相關關系。該研究的意義在于將生物多樣性與分解聯系起來,且這種多樣性同時包含了物種水平和遺傳水平。因此,對凋落物的分解研究、生物多樣性的生態系統功能研究具有一定的開創意義。(Journal of Plant Ecology

 

 

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