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    生物技術前沿一周縱覽(2014年4月25日)

    2014-06-28 23:45 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    測序鑒定小白菜花粉發育階段miRNAome
     
    花粉發育是開花植物生命周期的一個重要過程,也是影響農作物種子的產量和質量的主要因素。microRNAs(miRNAs)是有調節功能的內源性非編碼小分子RNA,是植物生長過程中發育和應激反應過程中必不可少的。然而,目前對miRNA在開花植物有性生殖上的功能了解有限。為此,研究人員對參與花粉發育過程的miRNA做了深入探索。首先構建兩個獨立小RNA文庫,分別來自小白菜(Brassica campestris ssp. chinensis)雄性不育系(Bcajh97-01A)和雄性可育系(Bcajh97-01B)的花蕾,進行高通量測序分析。鑒定出8個來自已知miRNA前體另一條臂上的新miRNA,54個新的保守miRNA以及8個新的miRNA。發現了25對新的miRNA/miRNA。同時還發現在所有已確定的miRNA,18個差異表達的miRNA在Bcajh97-01A和Bcajh97-01B的花蕾之間有超過兩倍的改變。qRT-PCR分析表明,大多數差異表達的miRNA在Bcajh97-01B的花蕾中優先表達。降解組測序分析表明,共有7個miRNA的15個靶基因被鑒定出來。上述發現綜述了與花粉相關的潛在miRNA以及miRNA與它們靶基因的相互作用,這為探索miRNA在花粉發育過程中發揮的作用提供了重要的線索。(BMC Genomics
     
     
    利用轉基因技術培育耐旱棉花取得進展
     
    新疆是棉花的主產區。在棉花主栽區,干旱和土壤鹽漬化是影響棉花產量的主要因素。在嚴重干旱情況下,棉花會出現生長緩慢以及落蕾落鈴等現象,從而嚴重影響棉花的生產。隨著該區淡水資源的逐年匱乏和氣候變暖,采用轉基因技術培育耐旱棉花具有重要的戰略意義。目前,棉花的轉基因工作主要集中在抗蟲棉方面,而采用轉基因技術創制耐旱棉花的工作在國內外尚處起步階段,國內外僅見幾例獲得耐旱性提高轉基因棉花的報道。研究人員通過從耐旱灌木白花檉柳中克隆得到TaMnSOD基因,利用轉基因技術遺傳轉化到新疆主載棉花品種中,獲得T4代轉基因株系,通過形態及生理生化檢測證實轉基因株系具備更強的抗旱性。有關大田節水試驗正在進一步進行中。研究為新疆棉花育種提供了抗旱性能顯著提高的轉基因棉花新材料,加快了新疆抗旱棉花新品種培育進程。(Molecular Breeding
     
     
    首張苧麻分子標記遺傳圖譜繪制成功
     
    苧麻是我國特色的天然纖維作物,其產量、品質等重要農藝性狀都是數量性狀,容易受到環境的影響,遺傳基礎難以界定。長期以來,苧麻的育種都是以常規育種為主,具有周期長、改良性狀目的性不強等缺點。隨著生物技術的快速發展,分子設計育種已經被廣泛用于水稻等主要作物的性狀改良,但苧麻的分子生物學技術發展一直相對比較落后。我國科研團隊率先開展了苧麻的轉錄組測序,成功繪制了首張苧麻分子標記遺傳連鎖圖譜,該團隊還同時完成了苧麻纖維產量相關性狀的數量性狀位點(QTL)定位。上述成果將可直接應用于苧麻的分子標記輔助選擇育種工作,對未來我國苧麻產業發展意義重大。(PLoS One)(Molecular Breeding
     
     
    SWEET9蔗糖運輸蛋白是花蜜分泌的關鍵
     
    花蜜在植物與昆蟲之間的相互作用中是一個重要因素,介導授粉和防衛性互惠?;鄣墓δ芎徒M成已很清楚,但花蜜分泌的機制此前仍不確定??茖W家對三種開花植物所做的這項研究中發現,蔗糖磷酸鹽合成酶在花蜜中高度表達,是花蜜的蔗糖成分的合成所必需的。運輸蛋白SWEET9介導蔗糖從蜜腺薄壁組織中的生成點向蜜腺的細胞外空間的輸出。(Nature
     
     
    寄主植物與病原菌博弈的分子機制
     
    自然界的寄主生物與其病原物之間時刻都在進行著博弈。稻瘟病既是農作物中最重要的真菌病害之一,又是研究寄主生物與病原物相互作用的模式系統。如何了解和把握寄主植物與病原菌的相互作用及其共進化的分子機制,是植物病理學、植物遺傳育種學以及微生物學研究領域的核心問題??蒲腥藛T以稻瘟病菌無毒基因AvrPik和水稻稻瘟病抗病基因Pik為研究對象,利用群體遺傳學及進化生物學等手段,通過構建稻瘟病菌無毒基因AvrPik所有可能的人工突變體,揭示了該基因在我國不同稻作區稻瘟病菌群體中的遺傳結構特征;構建了該基因由來的生理小種與其基因型的準確關系;推定了決定生理小種?;钥剐缘闹匾塑账嵛稽c;證實了該基因在自然界群體中的進化途徑。該研究首次闡明了寄主植物的抗病基因與病原菌的無毒基因之間存在的具有不同進化尺度的階梯性博弈的分子機制。(Molecular Plant-microbe Interactions
     
     
    鱒魚基因組有助于了解脊椎動物演化
     
    通過對虹鱒魚的全基因組序列分析來研究大約1億年前發生在虹鱒魚身上的一次罕見的基因組加倍事件以來的基因演化速度。全基因組復制(WGD)事件是當一個基因組突然加倍時發生的。雖然這個過程對脊椎動物演化有重要后果,但我們對它卻很不了解,因為大多數已知的WGD事件都極為古老。虹鱒魚(Oncorhynchus mykiss)為研究基因組加倍的演化后果提供了一個獨特平臺,因為它經歷了一個相對來說時間較近的WGD事件??茖W家利用來自虹鱒魚的基因組序列和基因表達數據發現,雖然全部蛋白編碼基因中大約有一半自從其WGD事件以來已被刪除,但微RNA基因幾乎全部作為復制版本被保留了下來。并且,在胚胎發育和神經突觸發育及功能中所涉及的基因被優先保留了下來。這表明,WGD之后的基因演化是一個有條不紊的過程,它對了解脊椎動物基因組的演化有重要意義。與這些變化相關的時間點也意味著,這樣一個事件之后的基因演化是一個比以前所認為的慢很多的過程。(Nature Communications
     
     
    6種不同海拔生存犬類全基因組測序
     
    為了揭示犬類適應高海拔低氧環境的遺傳機制,科研團隊沿青藏高原的茶馬古道采集了6種品系的犬類共計60個樣本,采用全基因組深度測序的方法,總數據量達到6.75T,完成了迄今最大的犬類重測序項目。通過對不同海拔生存的犬類群體基因組進行系統地比較分析發現了犬類的高原適應機制,同時揭示了高原犬類(如藏獒)和高原居住人群在高原適應過程中的趨同進化過程,也首次揭示藏獒這種最古老和最兇猛的犬類的遺傳多態性。研究組在不同海拔的犬類的基因組中鑒定到了高度分化的區域,其中包含在人類或其他動物中都與高原低氧的適應性有關的基因如,EPAS1和HBB。在高海拔犬類的EPAS1基因中發現了4個全新的氨基酸突變,其中一個發生一個高度保守的位點上。在更大的樣本上驗證了這個突變,并通過與生理指標的關聯分析表明它與血流阻力的降低有關。有趣的是,EPAS1也與藏族人群的高原適應性有關,但是人類中卻沒有鑒定到EPAS1的編碼區突變。這些結果表明,高原犬類與高原人群在低氧適應方面存在協同進化,同時也為研究EPAS1在這一適應過程中的作用提供了新的啟示。(Genome Research
     
     
    新型計算方法大大加速基因表達估算
     
    研究人員開發出一種新型計算方法,可大大加快來自于RNA測序(RNA-seq)數據的基因活性的估算。使用這種新方法(被稱為Sailfish),以前需要花費很多時間的基因表達估算可在幾分鐘內即可完成,精準度等于或超過以前的方法。目前存在龐大的RNA-seq數據,根據新的發現很可能進行再分析實驗。利用Sailfish,可以使研究人員以更快的速度獲得以前方法中得到的一切結果。雖然生物體的遺傳組成是靜態的,但是單個基因的表達活性變化很大?;蚧钚圆荒軌蛑苯舆M行測量,但是可以通過監測RNA等信息分子進行推斷。RNA-seq是產生這些基因表達快照的主要方法;RNA-seq過程產生許多的RNA短序列,稱為“reads”。在以前的方法中,只有通過費力地將這些reads映射到它們在更大分子中的初始位置,才可以確定和測量RNA分子的來源。在Sailfish算法中,該耗時的映射步驟被除去,將部分reads分配給不同類型的RNA分子,就像每個read作為一個分子或另外一個分子的“幾個選票”。沒有映射步驟,Sailfish完成其RNA分析的速度比以前的方法快20到30倍,此外,Sailfish方法能夠更好地容忍reads中的錯誤或個體基因組間的差異。這些錯誤可以阻止一些reads被映射,但Sailfish方法能夠利用所有的RNA reads“選票”,因此可提高方法的準確度。
    Nature Biotechnology
     
     

    來源:基因農業網

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