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    生物技術前沿一周縱覽(2014年9月26日)

    2014-09-26 08:08 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    克隆水稻溫敏核不育新基因
    利用溫敏不育系培育的兩系雜交水稻免除了保持系,在不同的溫度條件下既可作為不育系與恢復系雜交制種,又可以自身繁殖,從而簡化了繁種制種程序,降低了雜交種子生產成本。安農S-1是于1987年被發現的第一個秈稻溫敏不育系,其溫敏不育性由一隱性基因tms5控制。tms5是功能缺失的基因,其野生型基因編碼了一個短版的RNase Z家族蛋白。該蛋白可降解三個編碼泛素與核糖體融合蛋白基因UbL40的mRNA。不育系中,受溫度誘導的UbL40 mRNA不能被功能缺失的RNase Z及時切割而導致其mRNA積累,進而可能影響細胞內泛素平衡,引發花粉母細胞液泡化,最終導致花粉敗育。這闡明了水稻中控制溫敏不育的分子機理,同時揭示了RNase Z這一基因家族成員的新功能、泛素平衡調控的新途徑和植物生殖發育應答高溫環境的新機制,有助于加快溫敏不育系的培育。(Nature Communications
     
     
    植物干旱感受器基因機制研究取得較大突破
     
    人們對植物通過細胞內鈣濃度增加來響應各種非生物和生物刺激的理解有了許多進步,但相應的感受干旱的鈣離子通道的蛋白仍然未知。該研究利用正向遺傳篩選干旱激活細胞內鈣離子濃度增加的方法獲得缺陷型突變體,并克隆到相關基因,命名為干旱感受器OSCA1。OSCA1參與干旱信號誘導的早期信號事件,干旱介導生理過程,以及持續干旱對生長和發育的影響,因此OSCA1被認為是植物干旱感受機制中的一個最重要成分。該研究從植物感知干旱的受體出發,可真正探討植物感應水條件變化的分子機制。通過改變和調節基因的方式改變農作物、牧草、森林樹種等植物對干旱感受機制,培育出抵抗這些逆境的植物。(Nature
     
     
    CRISPR/Cas系統分步實現水稻和小麥基因組快速編輯
     
    靶向性基因組編輯技術成為了近年來了解基因功能以及在植物中開發有價值的新性狀的強大工具。鋅指核酸酶(ZFNs)、轉錄激活因子樣效應物核酸酶(TALENs)和CRISPR/Cas系統是構成基因組編輯的三大核心技術。新研究設計了一種利用CRISPR/Cas系統分步實現水稻和小麥基因組編輯的實驗方案。包括選擇靶位點,設計、構建、驗證及利用sgRNAs在水稻和小麥中實現CRISPR/Cas介導序列特異性突變發生及基因打靶,詳細地描述了sgRNAs和Cas9構建和表達的步驟和時間表。這篇新文章為我們提供了一種可在1~2周內在原生質體中實現快速基因打靶,并在13~17周內生成突變植物的簡單直接的實驗方案。(Nature Protocols
     
     
    首個鯉魚全基因組序列圖譜完成
    鯉魚是全球分布和養殖范圍最廣泛的經濟魚類之一,同時是我國最具代表性的淡水養殖魚類之一,也是我國最有條件利用基因組資源進行品種改良的水產養殖物種之一。鯉魚基因組由100條染色體組成,是迄今完成全基因組測序的脊椎動物中染色體數目最多的物種,也是迄今為止完成解析的最為復雜的四倍化脊椎動物基因組之一。一個國際合作研究團隊完成了鯉魚全基因組序列圖譜繪制,成為國際上首個完成全面解析的異源四倍體硬骨魚類基因組圖譜。鯉魚全基因組序列圖譜的完成,標志著鯉科魚類重要經濟性狀的遺傳解析和遺傳選育研究全面進入基因組時代,對于解析鯉科魚類生長、品質、抗病、抗逆等重要經濟性狀的分子機制具有重要意義,同時也為研究脊椎動物基因組進化和基因衍化機制提供了寶貴的數據和模型,為開展全基因組選擇育種,培育品質優良的鯉魚新品種奠定了堅實基礎。(Nature)
    鏈接:http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3098.html
     
     
    高效基因分型策略推動動物模型建立
     
    動物模型對于基因功能研究起到了很大的幫助。已經利用CRISPR/Cas9快速生成多品系的實驗動物模型。在基因組編輯技術的推動下,建立動物和細胞模型的速度也越來越快。在這種情況下,基因分型過程成為了新的瓶頸,尤其是在進行高通量篩選時。在用CRISPR/Cas9建立小鼠和大鼠模型時,主要用的是T7E1分析。對于高通量篩選而言T7E1分析法既費時又費力,因此亟需一個簡單有效的基因分型策略。研究人員通過CRISPR/Cas9系統建立了6個品系的小鼠(包括單個和多重基因組編輯小鼠),并用聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)法對F0至F2代的小鼠進行了基因分型。研究表明,PAGE分析法比T7E1更簡捷高效,有望替代T7E1成為基因分析的常規方案。(Scientific Reports
     
     
    白蟻分工協作降解植物纖維素的奧秘
     
    真菌培植白蟻在其腸道微生物及其所培植的真菌(Termitomyces屬)的多步協作下,可以幾乎完全分解植物纖維素。研究人員對一種真菌培植白蟻、其培植的真菌以及白蟻的腸道微生物進行了基因組測序,揭示了這一復雜的共生系統,并對植物纖維素分解相關的基因進行了深入分析,發現所有已知的糖類水解酶中有86%都能在這種白蟻-真菌的共生關系中找到。其中,真菌的基因組編碼了一些負責分解復雜碳水化合物的基因,而腸道微生物主要提供了最終寡糖降解相關的酶。工業界投入了大量的資金用于研究如何利用纖維素來生產可分解的糖類作為綠色能源,但設計一個逐步分解纖維素的生產過程一直以來仍是一個巨大挑戰。上述由白蟻操作的生物反應器可為工業設計提供參考,真菌參與有機物降解的粗加工,白蟻的腸道微生物作為補充而完成了最后的降解工作。(PNAS
     
     
    建立生物合成稀少糖的新策略
     
    稀少糖及其衍生物具有獨特的生理學功能,具有降血糖、抑制癌細胞生長與脂肪積累等作用,在食品、保健品、醫藥品與化妝品等領域具有十分重要的應用價值。目前主要通過單糖轉化的方法實現稀少糖和稀少糖醇的生物合成。研究人員通過挖掘在C-C鍵的生物合成中具有廣泛用途醛縮酶,探索以甲醛、乙醛、甘油醛及甘油等小分子底物合成稀少單糖及其衍生物的新途徑,從而獲得高附加值的稀少糖及其衍生物。該研究以谷氨酸棒桿菌為底盤微生物,通過代謝工程手段改造菌株,同時在工程菌中構建由醛縮酶和去磷酸化酶組成的新合成途徑,結合優化發酵條件和受體選擇,使該工程菌株具有合成C4、C5、C6、C7稀少酮糖的能力。利用小分子化合物建立了基于C-C縮合反應的綠色合成稀少糖策略,同時也為1、2、3碳化合物高效利用提供可借鑒思路。(Biotechnology and Bioengineering
     
     
    一種天然減肥成分的作用機制
     
    蝴蝶亞(Hoodia gordonii)也稱火地亞仙人掌,是蘿藦亞科(Asclepiadoideae)的一種肉質多汁的植物。蝴蝶亞原產自南非和納米比亞的沙漠地區,在當地土著一直作為傳統的食欲抑制劑,為長期狩獵時忍耐饑餓使用。由此科學家們認為這種植物中主要成分也許能直接進入丘腦下里的神經細胞中,影響控制血糖反應的神經,從而降低人體食欲,減少脂肪攝入。但該植物的作用機制還不清楚。研究人員從蝴蝶亞植株中分離出了一種稱為Gordonoside F的化合物,發現Gordonoside F能通過與GPR119受體相互作用,并且促進葡萄糖刺激的胰島素和胰高血糖素樣肽-1分泌,從而抑制食欲。這項研究揭示了蝴蝶亞對食欲抑制的作用機制,將有助于研發針對減肥或其他代謝紊亂疾病的新型治療方法。(PNAS
     
     

    來源:基因農業網

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