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生物技術前沿一周縱覽(2018年7月20日)

2018-08-21 14:32 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽(2018年7月20日)

 生物技術前沿一周縱覽(2018720日)

 

SD1基因控制水稻是否怕水淹

 

植物進化至今能適應各種惡劣環境,卻依然害怕水淹。研究人員發現當水稻被淹沒時,氣態植物激素乙烯會產生,并積聚在體內,隨后會出現大量的SD1蛋白質,這是一種酶蛋白,能合成赤霉素(一種具有延長植物高度功能的植物激素)。雖然一般的水稻也會產生SD1蛋白,但是浮稻SD1蛋白的酶活性更高。研究人員認為這是一種乙烯-赤霉素接替的新機制,即在水淹時,氣態的植物激素乙烯會在植物體內累積,它會誘導可促發SD1增加GAs生成的一種轉錄因子的表達;GA4GAs中的一種,它會促使水稻莖稈的快速生長。對不同稻種進行的演化分析提示,這一現代洪泛區稻種來自對孟加拉野生稻祖先的選擇性培育。研究人員還通過比較各種水稻的SD1遺傳信息,發現SD1基因的變異株在人類挑選的水稻適應性策略中起著協同作用。(Science 

 

玉米耐低磷脅迫分子調控機制

 

磷是植物必需的礦質元素。盡管土壤中總的磷含量很高,但由于無機磷酸鹽的移動性差、溶解性低,導致土壤中能夠被植物直接吸收利用的有效磷濃度很低,磷的有效性已經成為限制作物生產的主要環境因素之一。研究人員發現在玉米中除了miR399- PHO2調控通路參與玉米植株適應低磷脅迫的分子調控過程,還有一種長鏈非編碼RNA——PILNCR1可與PHO2競爭性結合miR399,削弱了miR399對靶基因PHO2的剪切。揭示了PILNCR1-miR399互作及miR399-PHO2調控通路在不同磷利用效率玉米自交系中具有不同的作用方式,這對于篩選和培育磷高效玉米品種提供了重要基礎理論依據。(Plant Physiology

 

 

DNA甲基化調控新機制

 

DNA甲基化是表觀遺傳研究領域的一個重要方面,在調控基因表達、發育、響應環境信號等多個方面起著關鍵作用。近年來逐漸揭示了DNA上一種新的修飾腺嘌呤甲基化的重要作用,腺嘌呤甲基化被稱為DNA第六種堿基。研究人員用單分子實時測序方法解析了人類基因組中的腺嘌呤甲基化修飾,發現了腺嘌呤甲基化修飾位點保守序列,進一步發現修飾在外顯子區域顯著富集并且與基因轉錄激活相關,并且確定了調控腺嘌呤甲基化修飾的甲基化酶和去甲基化酶。(Molecular Cell

 

 

馬鈴薯納米抑芽劑

 

馬鈴薯營養豐富且是許多國家的主糧,對于維護糧食安全發揮了重要作用。研究人員制備出一種疏水納米二氧化硅,該材料可有效降低馬鈴薯表面親水性,顯著抑制馬鈴薯發芽并降低龍葵素含量,但卻不影響馬鈴薯品質及其種子在土壤中的發芽率。該方法具有成本低(約30/噸馬鈴薯)、簡便、環境友好等優勢,具有廣闊的應用前景。(ACS Sustainable Chemistry & Engineering

 

 

lncRNAs在蓖麻種子發育中的表達調控和遺傳模式

 

長鏈非編碼RNAlncRNAs)是基因組轉錄水平的重要形式之一,但長期以來lncRNAs的生物學意義一直缺乏認識。研究人員利用雙子葉典型的胚乳型種子植物蓖麻為研究材料,深入解析了lncRNAs的表達規律,揭示了lncRNAs與其臨近的蛋白編碼基因表現了強烈的共表達,而且它們參與了不同的表達調控網絡,強烈地暗示了lncRNAs在調控胚和胚乳的發育中發揮著重要的生物學功能。同時,通過比較發現lncRNAs在物種間的序列保守性低,而在基因組上的位置保守性高。結合前期蓖麻種子DNA 甲基化分析的結果(Xu et al., 2016, Plant Physiology),研究發現胚乳特異表達的lncRNAs與胚乳基因組的低甲基化密切相關。在互交胚和胚乳中(ZB107 × ZB306),絕大部分等位基因能夠按照它們父母本基因組的劑量進行表達,顯示出lncRNAs對父母本基因組劑量的改變不敏感(從胚的1m1p到胚乳的2m1p)。但在胚乳中,有lncRNAs等位位點的表達顯著偏離了父母本基因組比例2m1p的現象,表現出明顯的父母本起源影響(parent-of-origin effect),即基因組印跡;一些印跡的lncRNAs與先前鑒定的印跡基因(Xu et al., 2014, Nucleic Acids Research)在基因組中顯著聚類,且表現出協同轉錄,進一步強烈暗示了lncRNAs可能參與了基因組印跡的發生。(The Plant Journal

 

 

基因組編輯取得新進展

 

工業微生物的基因組編輯技術是微生物代謝工程改造的研究基礎和熱點,CRISPR/Cas9系統的建立,極大促進了基因組編輯技術的發展。研究人員在大腸桿菌中首次利用CRISPR/Cas9技術實現了四基因的同時高效編輯,兩個基因、三個基因、四個基因同時編輯效率分別達到100%、90%、40%。(Biotechnology Journal

 

 

等位基因特異的RNA編輯研究取得進展

 

RNA編輯是RNA水平一種常見的修飾,是增加基因轉錄和功能多樣性的重要形式。研究人員針對人類和小鼠各種組織中等位基因特異的RNA編輯情況。在人中鑒定出315個等位基因特異的RNA編輯位點,且這些位點在不同組織中有相當比例的重疊。同時,利用遠源雜交的小鼠,鑒定到184個等位基因特異的RNA編輯位點,并發現在不同的雜交組合中有相當比例的重疊,這提示鑒定方法是可信的,并證明等位基因特異的RNA編輯是廣泛存在的。進一步的SHAPE實驗揭示,SNP通過影響RNA二級結構從而產生等位基因特異的RNA編輯。(Nucleic Acids Research

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