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    生物技術前沿一周縱覽(2014年8月8日)

    2014-08-08 11:22 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    讓番茄在持續光照下生長
     
    能使野生番茄產生持續耐光性的一個基因的發現,可能會導致商業番茄品種的產量大增。作物生產力的主要限制因素之一是每天可以利用的光的量。人工光照可以使植物的曝光時間和產能時間更長,但栽培的番茄在這種情況下經常會發生葉子受損——這是一個我們還很不了解的現象,自上20世紀20年代以來一直受到深入研究??蒲腥藛T對某些能夠耐受24小時光照的野生番茄品種進行了研究,結果識別出一個被稱為CAB-13的基因,它在來自南美的野生番茄品種中比在馴化番茄品種中有更高表達。將該基因轉移給一個現代栽培品種,獲得的新品種在持續光照下表現較好,同時番茄發育的其他方面不受影響。研究人員發現,能夠在持續光照(而不是對番茄來說典型的“16小時光照/8小時黑暗”循環)下種植植物的能力將使產量增長近20%。這項研究不僅對商業種植商有重要意義,而且還為光合作用研究開辟了新路徑。(Nature Communications
     
     
    小麥春化作用分子網絡新機制
     
    冬性和二年生植物開花需要長時間環境低溫的誘導,該過程即春化作用。冬小麥的春化特性及其對冬春季氣溫的適應程度直接影響冬小麥產量。這一復雜生理現象自1918年發現以來,在遺傳學和生理學上的研究有了長足的進展,并在小麥生產上廣泛應用,許多春化相關基因也相繼被克隆,但植物細胞如何接受春化信號并激活分子網絡則幾乎一無所知。研究人員最近揭示了蛋白糖基化修飾(O-GlcNAc)介導小麥細胞感受春化信號、啟動開花網絡的新機制。春化誘導基因(VER2)的超表達具有部分取代春化促進開花的功能,其編碼的凝集素蛋白VER2能與RNA結合蛋白VIP2(TaGRP2)形成蛋白復合物。兩者間的互作依賴于VER2磷酸化和TaGRP2(Thr17)的O-GlcNAc修飾。TaGRP2在未春化時結合春化基因TaVRN1的前體RNA,進而抑制其轉錄與開花啟動。隨著春化處理,TaGRP2(Thr17)的O-GlcNAc修飾水平升高。同時,磷酸化形式的VER2進入細胞核與O-GlcNAc修飾的TaGRP2直接作用,以解除TaGRP2對TaVRN1基因轉錄的抑制,完成春化作用對開花的啟動。這一機制保證了小麥在自然界適時進行開花結實。該成果揭示了糖基化信號控制春化信號網絡的嶄新機制,是開花生物學研究的重大進展之一,對于小麥品種改良和分子育種具有重要意義。(Nature Communications
     
     
    植物生產力對氣候的反應
     
    凈初級生產力(NPP)受到溫度和降水的影響,但這是對植物代謝的一個直接效應,還是由生長季長度和植物生物質的變化所介導的一個間接生態效應?科學家建立了一個代謝比例理論,來測試直接和間接氣候效應的相對重要性。通過將該模型應用到關于植物生產力的一個全球數據集中,所得結論認為間接效應能夠解釋氣候對生產力的影響。溫度和水分供應在局部尺度上是植物生理和生態系統代謝的基本驅動因素,但在全球尺度上,氣候通過植物年齡和林分生物質(該指標主要由植物最大尺寸驅動)間接影響凈初級生產。(Nature
     
      
    菊黃東方鲀基因組草圖繪制完成
     
    菊黃東方鲀(Takifugu flavidus)俗稱“滿天星”,隸屬鲀形目、東方鲀科,在亞洲有著悠久的食用歷史和極高的經濟價值,也是我國重要的河鲀養殖品種之一??蒲腥藛T依托中科院海洋所自主構建的海洋生物基因資源平臺和超算平臺,獨立完成了菊黃東方鲀全基因組的測序、拼裝及分析,利用SOLiD 4測序儀測序得到總長度76.0 Gb的序列,并創新性地采用“輔助拼接”策略拼接獲得scaffolds 50947條(scaffold N50為305741 bp)。研究發現,菊黃東方鲀基因組在GC含量和重復序列等多方面與紅鰭東方鲀基因組相似,菊黃東方鲀基因組中共有30,285個蛋白編碼基因,蛋白平均長度為519.9個氨基酸,獲得51,990條GO注釋信息,117 條KEGG通路信息和270,803條InterPro注釋信息。該項研究積累了東方鲀屬魚類的遺傳背景資料,為深度發掘海洋動物功能基因、開展蛋白功能的高效驗證分析奠定了基礎。(DNA Research
     
     
    解析稻瘟病菌致病機制
     
    稻瘟?。?i>Magnaporthe oryzae)是由稻瘟病菌引起的、全世界最具破壞性的水稻疾病之一,它作為十大真菌疾病之一嚴重地威脅著全球的糧食安全。在過去的20年里,它已被開發成為一個研究病原真菌-植物相互作用的模式系統。此外,與稻瘟病菌密切相關的一些真菌類群感染禾草植物,也引起了包括小麥全蝕病和草坪草灰斑病在內的其他一些重要植物疾病。稻瘟病菌可生成兩類孢子:小分生孢子和大分生孢子。然而至今為止,所有的感染研究都是針對的大分生孢子,對于小分生孢子的萌發情況尚未有報道,且也還未明確小分生孢子在植物感染和稻瘟病病害循環中所起的作用。在該研究中,研究人員證實大約5%~10%的小分生孢子可以在人造表面和植物表面上萌發。萌發的小分生孢子可以生成正常的繼代培養物,可通過創口來感染水稻或是大麥葉子,在受損的葉片和莖稈上形成壞死病斑。由于比較小,小分生孢子有可能使得稻瘟病菌能夠通過維管系統快速傳播,其有可能是稻瘟病病害循環、稻瘟病及稻瘟病菌類群引起的其他植物疾病爆發中一個重要的、但卻被忽視的因子。(Nature Communications
     
     
    miRNA介導病毒與水稻互作
     
    南方水稻黑條矮縮病毒(SRBSDV)是最近出現的一種水稻病毒,已經蔓延整個亞洲。這種毀滅性的病毒引起水稻植株在不同生長階段,產生各種癥狀。miRNA是植物發育過程和應激反應過程的重要調節劑??蒲腥藛T探討了miRNA調節水稻SRBSDV感染應答的機制以及水稻病毒疾病的發病機理。研究人員選取了接種病毒3,9,15和20 dpi(days post-inoculation)四個時間點,利用miRNA微陣列分析確定各時間點水稻受SRBSDV感染后miRNA應答表達模式。結果發現水稻植株中56個miRNA的表達水平發生了改變,根據各自的時間表達動力學可歸類到八個不同的調節模式。miR164,R396,R530和R1846家族的一些成員被發現與各自的靶基因在SRBSDV感染后3至15天時的表達水平存在正相關或負相關,表明這些基因與癥狀的發展有關;而在更多的情況下,水稻miRNA與它們的靶基因在接種后的階段是不相關的,表明一些另外的因素可能介入了水稻的miRNA與靶基因之間的相互作用。這些結果有助于深入了解miRNA介導的SRBSDV與水稻的相互作用,進一步闡明水稻miRNA表達與調控的復雜網絡和分子機制。(Virus Research
     
     
    辣椒素可抑制腸道腫瘤
     
    膳食辣椒素——辣椒的活性成分,可使小鼠腸道內皮細胞上的一個受體產生慢性活化作用,從而觸發一種反應,最終降低結直腸癌的風險。這個受體或離子通道稱為TRPV1,最初是在感覺神經元中被發現,充當環境中高溫、酸度和辛辣化學品的標記,而這些因素,都是對細胞潛在的有害刺激。但是TPRV1也在腸道上皮細胞表達,并被表皮生長因子受體(EGFR)激活。EGFR是腸道中細胞增殖的一個重要驅動力,大約每四到六天,腸道上皮層就被替換。保持腸道內正常細胞更新,需要一個基本水平的EGFR活性。然而,如果EGFR信號是無限制的,散發性腫瘤的發展風險就會增加。一旦TRPV1被EGFR激活,可引發一種對EGFR的直接負反饋,從而抑制后者降低不必要的生長和腸道腫瘤發展風險。研究發現,缺乏TRPV1的轉基因小鼠,腸道腫瘤的生長率高于正常情況。目前還沒有直接的證據表明,TRPV1缺陷是人類結直腸癌的危險因素。但當前研究的數據及所揭示的原理表明,辣椒素可能是一種潛在的治療方法,具有復發性腸道腫瘤高風險的人,可能會受益于慢性TRPV1激活。(The Journal of Clinical Investigation
     
     
    解析金黃色葡萄球菌噬菌體裂解酶三維結構
         
    金黃色葡萄球菌的耐藥性日益嚴重,尤其是“超級耐藥菌株”(MRSA)的出現,給臨床治療帶來了巨大的困難。噬菌體裂解酶可以特異地裂解包括耐藥菌株在內的細菌,具有極大的研究價值與應用潛力。在此前的研究中,研究組篩選到一株對MRSA具有廣譜、高效裂解活性的噬菌體(GH15)。為了揭示LysGH15裂解MRSA的分子作用機制,研究人員對其三個活性片段(CHAP、amidase-2和SH3b)的蛋白質三維結構進行了解析。CHAP片段的裂解活性和SH3b的特異性結合活性共同促成了LysGH15的高效裂解活性。迄今,LysGH15是首個報道的具有Ca2+結合位點和鈣調活性的噬菌體裂解酶,其CHAP片段也是首個報道的具有Ca2+依賴活性的CHAP家族成員。(PLoS Pathogens

    來源:基因農業網

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