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    生物技術前沿一周縱覽(2014年7月4日)

    2014-07-05 18:42 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    水稻actin結合蛋白RMD調控生長素分布
     
    植物生長素在調控植物發育程序中起著至關重要的作用,充當著多方面的協調信號對發育、生理以及應激反應進行調節。生長素發揮調控作用,主要是通過在植物組織或器官建立不對稱分布,生長素的極性運輸在生長素濃度梯度的建立和維持中具有重要的作用,極性運輸主要依靠載體蛋白,近年發現細胞骨架也可參與調控生長素的極性運輸。然而對于微絲與生長素胞內信號之間的聯系機制仍不清楚。研究人員通過一系列實驗證實缺失RMD的突變株細胞生長異常,F-actin排列方向發生改變。突變株還顯示生長素介導的細胞伸長受到抑制,生長素極性運輸下降,根尖部的生長素分布梯度發生改變。此外,生長素直接促進了RMD表達,觸動了F-actin排列定向發生改變。轉而,RMD依賴性的F-actin排列影響了生長素的胞內信號,包括生長素極性運輸、生長素流出載體蛋白的定位和回收利用,以及生長素在根細胞中的分布。這些結果表明,RMD是控制水稻細胞生長和形態發生的生長素- actin自組織調控環的一個關鍵元件。(PNAS
     
     
    miRNA變化可預測荷斯坦奶牛乳腺炎
     
    牛乳腺炎,是奶牛最常見的疾病,也是治療成本最高的疾病。microRNA(miRNA)在調節哺乳動物包括牛的先天免疫和適應性免疫反應上起著重要作用。為發現NF-κB信號通路相關的miRNA和基因在健康的和患乳腺炎的中國荷斯坦奶牛之間的表達變化,研究人員首先利用小RNA測序技術進行miRNAome發現,然后使用qRT-PCR方法分別對來自健康和患病奶牛血液樣本中的25種miRNA和來自九種組織中的14個基因進行定量檢測。發現在患乳腺炎的奶牛中,大部分miRNAs的表達水平是下降的,而其中10種的表達水平是上升的。據此,研究人員推測,NF-κB信號通路在患乳腺炎個體中活躍或不活躍是由于miRNA的抑制作用被降低或增強引起的。此研究為miRNA對NF-κB信號通路的調控作用提供了新見解,同時開發的一些差異表達的miRNAs,可能成為預測奶牛乳腺炎的新標志物。(Gene
     
     
    表觀遺傳重編程方式的進化或與哺乳動物出現有關
     
    研究人員揭示了哺乳動物中子代如何繼承親代DNA甲基化圖譜的規律,更新了關于受精之后DNA甲基化圖譜重新編程的傳統認識。該研究發現無論父本還是母本來源的DNA都是通過生物酶的催化反應而去甲基化,并且發現了父源和母源的DNA都被氧化的重要過程。此外,通過對哺乳動物和魚類的進化比較,進而推測提出哺乳動物全基因組特異的去甲基化過程導致了印記基因的產生,從而使胎盤類生殖方式的哺乳動物得以進化出來。換言之,表觀遺傳重新編程方式的進化,可能是產生胎盤生殖方式的哺乳動物的重要一環。這些重要發現和理論突破,不僅改寫了該領域長久以來的傳統理論,而且將對生殖健康、進化生物學和發育生物學的研究具有重要意義。(Cell
     
     
    奶山羊精原細胞miRNA表達譜研究
     
    microRNA(miRNA)在哺乳動物精子發生過程中發揮著重要的作用,精原細胞是精子發生的基礎,對研究精子發生有重大價值。然而,奶山羊中的精原細胞miRNA的表達譜仍不清楚??蒲腥藛T通過MACS法純化了CD49f陽性和陰性的睪丸細胞,并對其中的miRNA表達譜進行了深入研究,發現933個miRNAs在CD49f陽性細胞中的表達上調,916個miRNAs在CD49f陰性細胞中的表達上調分別兩倍以上。此外,此外,在睪丸中多個特異于精原干細胞(SSCs)的miRNAs與標志基因在CD49f陽性睪丸細胞中有較高水平表達。對差異表達的miRNA進行生物信息學分析表明,這些miRNA在CD49f陽性細胞中的靶基因,參與了細胞周期的生物學過程和細胞周期的KEGG通路。該研究比較的miRNAome數據為奶山羊精原細胞提供了有用的miRNA表達譜數據,同時表明,CD49f可以用來富集奶山羊類精原細胞,包括SSCs。(Journal of cellular biochemistry
     
     
    哺乳動物回聲定位相關基因prestin
     
    回聲定位是一種基于聽覺能力的特殊感覺機制。具有回聲定位能力的動物利用回聲定位進行導航、搜索食物和躲避障礙物等,從而對它們的生存和繁殖具有非常重要的作用。盡管人們已經在動物行為學和生理學等方面對回聲定位進行了研究,但是對其產生的分子機制卻知之甚少。研究人員前期通過進化基因組學的手段,在全基因組范圍發現了一系列與回聲定位相關的候選基因。近期,通過膜片鉗等功能實驗,進一步發現了聽力基因prestin在回聲定位動物中的功能趨同性,具體表現為與非回聲定位哺乳動物相比,prestin的功能參數1/α在所有回聲定位哺乳動物中都顯著地增加了,并且與哺乳動物最敏感的聽覺頻率具有顯著的相關性。研究還進一步表明了平行進化位點N7T導致了回聲定位哺乳動物prestin的功能的趨同性。該研究不僅鑒定出了第一個與回聲定位相關的基因,而且第一次在功能層面對哺乳動物的回聲定位復雜性狀起作用的分子機制進行了探討。(Molecular Biology and Evolution
     
     
    蜘蛛依照“性格”分工
       
    雌性社會性蜘蛛并不介意被“貼標簽”。這種生物體長5~8毫米,基本上由6只雌性蜘蛛組成一個社會群體,共同生活在美洲大陸。這種蜘蛛會依據“性格”進行社會分工,侵略性強的蜘蛛負責捕獵、防御及織網;而溫順的蜘蛛則負責照顧下一代。研究顯示,蜘蛛的這種分工是合情合理的。與溫順的蜘蛛相比,侵略性強的蜘蛛的狩獵成功率是前者的2倍,且織出的網的強度也比前者高64%。此外,侵略性強的蜘蛛能有效驅趕闖入領地的入侵者,這一點它們比溫順的蜘蛛強8倍。另一方面,當領地內的后代數量過多——達到數十只時,小蜘蛛在溫順的雌蜘蛛照顧下生存下來的幾率比在侵略性強的雌蜘蛛照顧下的生存率高2倍,因為后者有時會誤把小蜘蛛當作食物吃掉。(PNAS
     
     
    解碼特色食物的氣味
     
    食品包含10,000多種不同的揮發性物質,但是其中只有約230種決定著我們所吃的食物的氣味。進一步縮小,這些關鍵氣味中只有3到40種負責編碼每種食品的獨特氣味。然后,這些化合物被鼻子里400個左右的嗅覺受器解碼。除了五種基本味道——甜、苦、咸、酸和鮮味,各種各樣的氣味也有助于食物的整體感官印象。在最近幾十年,研究人員發現了約10,000種揮發性食品化合物??茖W家對227份食品樣本的氣味模式開展了一項薈萃分析。隨著感官品質要求的提升,氣味代碼圖為生物技術應用開辟了新的可能性,了解分子水平的作物和水果氣味代碼對育種大有幫助。該研究結果也為下一代的香薰產品奠定了科學基礎,這些產品利用植物中優化的生物合成途徑的潛力,進行高品質食物氣味的工業規?;a。這個最新的氣味代碼圖,也將使我們能夠更精確地自然模擬氣味。這將使我們更進一步接近移動通訊系統的新應用,例如通過智能手機乃至開發生物電子鼻,來發送嗅覺信息。(Angewandte Chemie International Edition
     
     
    利用木質纖維素發酵生產乳酸研究獲進展
     
    乳酸是一種多用途的綠色平臺化合物,以乳酸為單體合成的聚乳酸塑料被認為是石化塑料的最佳替代品之一。聚乳酸的大量需求導致降低乳酸發酵成本迫在眉睫,利用木質纖維素原料生產乳酸成為目前的研究熱點。然而,受限于乳酸生產菌種,以木質纖維素為底物進行乳酸發酵時,通常分為多個獨立的的操作單元導致發酵效率不高,影響了木質纖維素發酵生產乳酸的工業化進程。研究人員分離得到一株高溫乳酸生產菌Bacillus coagulans IPE22。該菌株能夠利用葡萄糖、木糖和阿拉伯糖同型發酵生產乳酸,并且對木質纖維素水解液中多種發酵抑制物具有的耐受性。并且針對B. coagulans IPE22特點,建立了以小麥秸稈為底物的高溫發酵集成工藝,為木質纖維素生物轉化乳酸研究提供了一種新策略。在此基礎上,進一步利用自主研發的動態旋轉膜生物反應器開展了基于膜耦合技術的重復批次發酵研究。通過重復批次培養,發酵體系可以獲得高濃度細胞,B. coagulans IPE22實現了對葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的同步利用,生產強度是批次發酵的2.33倍。同時,由于發酵過程為開放式操作,培養基和設備無需滅菌,可進一步降低生產成本。該方法易于工藝放大,具有廣闊的工業應用前景。(Bioresource Technology
     

    來源:基因農業網

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