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生物技術前沿一周縱覽(2018年2月9日)

2018-02-09 09:14 | 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(201829日)

 

水稻bsr-k1抵抗病原物的侵害

 

水稻是世界主要糧食作物之一。研究人員通過人工化學誘變篩選到一株抗性相對于野生型Kitaake顯著提高的突變體,命名為bsr-k1broad-spectrum resistance Kitaake-1)。通過定位克隆,發現在該突變體中,位于10號染色體上的Bsr-k1基因發生了一個堿基突變,導致氨基酸序列編碼提前終止,從而使該蛋白喪失功能。其等位基因Bsr-k1編碼一個TPR蛋白,具有RNA綁定活性,能夠綁定免疫反應相關的OsPAL基因家族多數成員的mRNAOsPAL1-7),從而促進這些基因的mRNA在水稻體內的折疊降解,減少木質素合成,削弱抗病性。當BSR-K1蛋白功能缺失后,其喪失了RNA綁定活性,從而導致了免疫反應相關的OsPAL家族基因mRNA在水稻體內的積累,木質素合成增多,增強免疫反應,進而賦予水稻的廣譜抗性。PNAS

 

 

紫外光UV-B與內源油菜素甾醇信號協同調控生長

 

紫外光UVB可以作為信號調控植物發育,如調控光形態建成。研究發現,UVR8能夠直接結合油菜素甾醇(BR)信號轉導中的關鍵轉錄因子BIM1、BES1,它們以不依賴于紫外光UV-B的形式結合,但UV-B照射后,細胞核中UVR8-BES1蛋白復合體量增加,表明UV-B照射激活UVR8促使其形成單體并在細胞核中富集,進而和細胞核定位的BES1結合。uvr8突變體表現出對BR更敏感,表明UV-B通過抑制植物內源激素油菜素甾醇促進的生長而實現對伸長的抑制。全基因組表達分析結果顯示,BES1UVB共同調控大量基因表達,包括細胞伸長相關基因。UVR8蛋白直接結合被BR激活的、具有DNA結合能力的非磷酸化BES1,并抑制其DNA結合活性。UV-B激活的、定位于細胞核的UVR8能通過抑制BES1/BIM1結合DNA的能力而直接抑制下游生長相關基因表達,從而抑制伸長及光形態建成。(Developmental Cell

 

 

買麻藤類植物全基因組破譯

 

裸子植物和被子植物的起源、分歧及演化,是現代植物學科的基礎熱點領域。項目組通過對接近4.5G的買麻藤(G. montanum)進行了全基因組測序組裝,同時結合轉錄組數據,對現今已發表的17種代表性陸地植物進行了全基因組比較及相關分析。研究發現,買麻藤的基因組特征顯著區別于其他已發表的種子植物類群(針葉樹、銀杏、被子植物),其在內含子、重復序列進化等特征上,與現存最古老的被子植物無油樟“相似”。此外,買麻藤在種子植物保守功能基因集合(現存種子植物共享)上呈現出非常古老的狀態,暗示其并未發生劇烈的家族擴張和收縮。(Nature Plants

 

 

bZIP-LBD復合體是控制愈傷形成中體細胞重編程的關鍵因子

 

植物細胞極高的全能性是植物可重復再生的基礎,基于植物細胞全能性的植物激素誘導的離體再生體系已被廣泛應用于農業生產和基因改良中。研究人員以擬南芥為材料,在前期發現受生長素誘導的LBD轉錄因子能直接調控愈傷發生的基礎上,進一步發現bZIP類轉錄因子能夠與LBD以異源二聚復合體的形式,調控生長素誘導的愈傷發生過程。研究顯示,bZIP59LBD在愈傷形成過程中高度重疊表達,生長素能夠維持bZIP59蛋白的穩定性并增強其與LBD形成復合體的能力;在擬南芥中超表達bZIP59基因能夠引起在無外源生長素的培養基上自發愈傷組織的發生;bZIP59LBD16具有共同的靶基因,表明bZIP59LBD是以復合體的形式參與調控愈傷起始的體細胞編程過程。(Nature Plants

 

 

天然產物合成生物學研究取得進展

 

燈盞花在云南地區民間被用于治療癱瘓已有上千年歷史。研究人員利用合成生物學和生物信息學技術,從燈盞花基因組中篩選到燈盞花素合成途徑中的關鍵基因(P450EbF6H和糖基轉移酶EbF7GAT),并在釀酒酵母底盤中構建燈盞花素合成的細胞工廠。通過代謝工程改造與發酵工藝優化,燈盞花素含量達到百毫克級,具有較高產業化價值。(Nature Communications

 

 

研究降低CRISPR/Cas9技術的使用門檻

 

基因組中存在的PAM-free”和“CRISPR-tolerant”等區域無法使用傳統的CRISPR/Cas9技術進行編輯;基因組中每個位點的編輯都需要構建特定的gRNA;脫靶現象也是CRISPR/Cas9技術亟須解決的問題。為解決以上問題,研究人員成功構建了無需新gRNA質粒的CRISPR/Cas9高效基因組編輯技術(CAGO)。首先,將一個含有特殊“N20PAM”序列的編輯片段通過同源重組的方式整合到基因組上,再利用CRISPR/Cas9red同源重組技術,在插入位點實現基因組內部同源重組,從而實現基因組無痕編輯。該方法可以在基因組任意位點實現非脫靶編輯,編輯過程僅需要合成一個編輯片段,在通用的pCAGO質粒的幫助下便可完成編輯,無需構建gRNA質粒。該方法的構建為合成生物學研究提供了簡單易行的新技術手段,降低了CRISPR/Cas9技術的使用門檻。(Scientific Reports

 

 

作物主要農藝性狀全基因組研究方面取得重要進展

 

我國是世界馬鈴薯最大的生產和消費國。研究收集了180份馬鈴薯二倍體野生種和21份馬鈴薯二倍體地方栽培種,這些材料來自于美國南部,中美洲和南美洲,它們在系統分類學上代表整個馬鈴薯組(Solanum section Petota)。利用下一代測序技術,對這些材料的基因組進行了深度測序和基因組的系統比較分析,明確了馬鈴薯二倍體野生群體的遺傳多樣性和馬鈴薯的起源、馴化過程?;蚪M多樣性分析表明,馬鈴薯野生群體,具有很高的遺傳多樣性,尤其在抗病基因上表現出極高的多態性;系統分類學分析進一步證明,南美馬鈴薯地方栽培種是單系起源于秘魯南部,由S. candolleanum野生種馴化而來,同時,鑒定出529個野生祖先在馴化過程丟失的與環境適應性相關的基因; 群體分化和選擇性分析表明,馬鈴薯野生群體被分為四個高度分化的亞群,該研究鑒定出幾千個高度分化基因和609個馴化基因, 包括與馬鈴薯苦味和塊莖形成與發育相關的基因, 它們在馴化過程中受到強烈的人工選擇,表現出低遺傳多樣性。該研究的這些重要發現為馬鈴薯重要農藝性狀基因的鑒定及進一步分子育種提供了重要基礎。(Molecular plant

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