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    生物技術前沿一周縱覽(2014年6月13日)

    2014-06-28 23:11 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    觀察植物細胞3D結構的新方法

    研究人員采用一種新方法觀察植物細胞,他們將離子束的精度與電子束的成像能力相結合,在微米級分辨率放大圖像。將聚焦離子束掃描電子顯微鏡(FIB-SEM)應用于生物學研究尚屬新的探索,研究人員首次對其性能進行優化,用于植物細胞成像,并得到了漂亮的植物細胞器灰度圖像。當研究人員將開發出的方法用于擬南芥的種子、葉、莖、根和花瓣細胞類型作圖時,也獲得了極好的選圖。電子顯微鏡產生的圖像,放大倍數和分辨率比光學顯微鏡產生的圖像更高,因為電子比可見光具有更短的波長。離子束能穿透組織樣本,能以前所未有的精確度將樣本切成薄片。將這兩種技術結合起來,可以提供其他方法無法實現的獨特圖像。只出現在二維視圖中的亞細胞結構實現三維可視化。在這項工作中,材料科學為其他領域的研究人員打開了一扇新的大門。(生物通,Applications in Plant Sciences)

    解開植物精細胞形成之謎

    開花植物需要兩個精子細胞才能成功受精:一個精子細胞與卵細胞結合產生胚胎,另一個精子細胞與第二細胞結合產生種子內部營養豐富的胚乳。“雙受精”過程的神秘在于,每一個花粉粒是如何能夠產生兩個精子細胞的。研究人員發現了稱為DAZ1和DAZ2的一對基因,對于兩個精子細胞的制造,起著必不可少的作用。具有DAZ1和DAZ2突變的植物所產生的花粉粒,只有一個精子細胞。DAZ1和DAZ2是由DUO1蛋白控制,因此DUO1和DAZ1/DAZ2基因同步發揮作用,來控制一個基因網絡,該基因網絡可確保每個花粉粒中形成兩個有繁殖能力的精子。并且,還發現DAZ1和DAZ2基因通過與一個在植物中有許多作用的“知名”阻遏蛋白(TOPLESS)合作來發揮其作用。DAZ1和DAZ2基因的發現,有可能應用于開發新的植物育種技術,來防止基因在作物之間、或作物與野生物種之間進行不必要的傳遞,或水平基因轉移。這項新的研究結果也產生了新的遺傳工具和思考方式,監測環境壓力對生殖過程的影響。對于未來培育優良作物以在氣候變化條件下保持產量,此類信息可能變得越來越重要。(Plant Cell

    GWAS分析水稻代謝組變異遺傳和生物化學基礎

    植物生成大量化學和生物各異的化合物。這些植物代謝產物不僅對于植物自身至關重要,它們與環境之間的相互影響也為人類提供了必不可少的營養、能量和醫藥資源。以往對于水稻代謝性狀的遺傳結構研究還是基于利用雙親物種進行數量性狀遺傳位點(QTL)連鎖作圖。盡管提供了一些有價值的信息,但這種方法顯然無法擴展用于調查大量不同種質資源之間巨大的變異。研究人員采用GWAS對840種代謝產物進行了全面的分析,并對來自529個不同的栽培稻品種的約640萬SNPs進行了進一步的代謝組學分析mGWAS分析。以高分辨率鑒別出了數百個常見變異,它們影響許多具有大影響的次生代謝產物。還發現不同水稻亞種間代謝產物自然變異存在極大的差異,并揭示出了潛在的遺傳結構。通過挖掘數據鑒別出了36個與代謝調控相關的候選基因,對5個影響某些代謝性狀的候選基因進行了功能注釋。新研究提供了關于水稻代謝組變異遺傳和生物化學基礎的一些新認識,并為水稻改良提供了一個強有力的補充工具。(Nature Genetics

    發現大豆生育期新基因E9

    大豆的生育期是由控制大豆開花期和成熟期的主效基因及數量性狀位點(QTLs)決定的,這些基因中豐富的自然變異導致了大豆的廣適應性,克隆控制大豆生育期的新基因并解析它們起作用的分子機理對于提高大豆產量具有非常重要的意義。研究人員在栽培大豆(Tokei 780,晚花表型)和野生大豆(Hidaka 4,早花表型)的雜交群體中發現了一個控制大豆開花期和成熟期的新基因。通過親本的2個回交群體F2,F3后代的分離比率判斷早花表型是由一個單顯性基因控制的,該基因被命名為E9。E9隨后被精細定位到16號染色體上介于標記M5和M7之間245 kb區間內。其中分子標記ID1的等位變異類型與F2群體的開花期及成熟期變化顯著相關,表明了ID1為E9基因的連鎖標記。該新基因(E9)的精細定位及連鎖標記(ID1)的開發對于高緯度地區大豆的穩產及早熟品種的分子標記輔助育種具有理論和實際意義。(Crop Science

    金黃色葡萄球菌感染宿主新機制

    金黃色葡萄球菌是醫院感染的主要病原菌之一,能引起多種致命疾病。其表面大量存在的粘附因子SraP是富含絲氨酸重復序列的糖蛋白,通過配體結合區負責識別宿主細胞表面的受體分子。研究組通過對金黃色葡萄球菌粘附因子SraP配體結合區的晶體結構分析,發現SraP的配體結合區是由四個功能模塊組成的一個伸展的長棒狀結構,其N端的L-Lectin模塊特異性地結合N-乙酰神經氨酸,負責介導SraP識別上皮細胞的表面受體,進而幫助金黃色葡萄球菌侵染宿主細胞,其C端的三個模塊通過結合鈣離子維持整體結構的相對剛性,從而將N端的L-Lectin模塊伸展至細菌細胞壁外以發揮粘附功能。該研究揭示了金黃色葡萄球菌粘附宿主上皮細胞的一種新型分子機制,為理解金黃色葡萄球菌的致病機理提供了重要的理論依據,同時為開發針對金黃色葡萄球菌的新型疫苗或者抗生素提供新的線索和思路。(PLOS Pathogens

    豬的長鏈非編碼RNA研究取得進展

    長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類長度大于200nt的RNA分子,起初被認為是基因組的轉錄“噪音”。近年來研究表明,lncRNA參與X染色體失活、干細胞干性的維持、轉錄調節、表觀遺傳學調控等多種重要的生物過程。其中,lincRNA(基因間區lncRNA)是一類重要的lncRNA。豬是重要的家養動物和醫學大動物模型。然而,豬的lincRNA的注釋數量極少,以及lincRNA是否參與家養動物的馴化尚不清楚。研究人員通過整合NCBI EST數據和已發表的RNA-seq數據,鑒定了4515個lincRNA基因(6621個lincRNA轉錄本)。通過分析家豬和野豬的大腦表達數據,發現30個lincRNA基因在家豬和野豬大腦表現為表達差異,可能與從野豬到家豬的馴化行為轉變有關,其中linc-sscg2561可能參與調控性情相關基因DNMT3A。該研究為豬的基因組學研究以及家養動物馴化的分子機制研究提供重要信息。(Genome Biology and Evolution

    DNA甲基化與去甲基化的表觀遺傳新機制

    在植物中,DNA甲基化不僅是重要的表觀遺傳標志,也是植物逆境響應的重要機制。DNA甲基化的水平主要是由甲基化和去甲基化這兩個方向來調控。在植物中DNA去甲基化是通過去甲基化酶ROS1家族介導的堿基切除修復機制來實現的。ROS1介導的DNA去甲基化在轉基因、轉座因子和某些內源基因的調控中起至關重要的作用。然而,到目前為止尚沒有任何關于ros1突變植物發育表型的報道。研究人員發現在擬南芥ros1突變體中,肽配體基因EPF2的啟動子區域發生了超甲基化,這大大降低了EPF2的表達,由此導致了過度生成氣孔世系細胞的一種表型。在模式植物擬南芥中,DNA甲基化的建立主要依賴RNA介導的DNA甲基化途徑,這種被稱為RdDM的作用途徑能通過植物特異性的DNA依賴性RNA聚合酶IV(PolIV),轉錄靶標序列,生成24-nt siRNA,啟動功能。研究人員發現,RNA介導的DNA甲基化信號通路中的某些基因發生突變可以恢復ros1突變體中的EPF2基因表達,抑制表皮發育圖式缺陷。這些結果表明,活性DNA去甲基化對抗了RNA介導的DNA甲基化的活性,由此影響了氣孔世系細胞生成。(Nature Communications

    綿陽基因組序列公布

    綿羊((Ovis aries)是??凭d羊屬草食性反芻家畜。野生綿羊馴化為家畜始于8000年前的新石器時代,發源地在中亞細亞,以后逐漸向世界各地擴展。在前期遺傳標記分析馴化歷史的基礎上,研究人員完成了綿羊的基因組測序,并通過與其它哺乳動物的基因組序列進行比較,構建了一個分別比較綿羊、山羊、牛、牦牛、豬、馬及其他物種的系統發育樹,從中解釋了綿羊特殊消化系統及綿羊獨特脂肪代謝過程(用于維持其厚實、毛茸茸的皮毛)的基因進行了準確的定位。研究發現綿羊與山羊和其它反芻類動物是在數百萬年前分開的。研究人員還在綿羊中發現了先前未被認識的基因,包括那些幫助支持維護羊毛所需的油脂分泌的基因。將其在其它動物中的同源物相比,發現了在如瘤胃等不同組織中表達的基因。這些基因在瘤胃的演化過程中獲得了新的功能。這項研究揭示了與反芻動物中飲食、消化系統及代謝間相互作用有關的主要的基因組識別標志。由于綿羊是一種重要的農業動物物種,該工作的結果將為這種動物的未來研究提供關鍵性的資源。(Science

    來源:基因農業網

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