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    生物技術前沿一周縱覽(2014年10月10日)

    2014-10-10 08:20 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    水稻種子萌發過程的胚組織調控機制

    水稻種子萌發是其成長為獨立生命個體重要的起始點,是形成良好的幼苗的前提條件。水稻種子包含胚、胚乳等兩大主要組織。研究人員利用基于凝膠的雙向電泳技術和非凝膠的i-TRAQ技術,對水稻種子萌發過程中胚和胚乳組織分別進行蛋白質組研究。共獲得343個在萌發過程中的表達量發生改變的胚組織蛋白,包括191個下調表達和152個上調表達。這些蛋白質包括參與淀粉合成、支鏈淀粉合成的酶、淀粉粒合成酶等,參與眾多能量代謝途徑,在萌發早期階段上調表達而在后期階段下調表達,該結果與水稻種子萌發過程中胚組織淀粉粒的研究一致。胚組織中的蔗糖可能作為中間物為淀粉合成提供幫助。此外,通過該研究發現在水稻種子萌發過程中,胚乳組織的大量生物學過程是受胚組織調控的。(Plant and Cell Physiology
     
     
    水稻柱頭蛋白質磷酸化修飾研究取得新進展
     
    柱頭作為水稻授粉過程的重要參與者之一,其組織所含蛋白質等各種物質參與到柱頭授粉后花粉的識別及一系列的信號傳遞過程。研究人員利用IMAC磷酸化肽段富集技術對水稻成熟柱頭組織蛋白質的磷酸化肽段進行富集,結合Triple TOF5600蛋白質質譜儀鑒定和多種生物信息學軟件分析,共獲得1588個柱頭組織的磷酸化蛋白質,包括2347個磷酸化位點。其中包括654個水稻中新發現的磷酸化蛋白質,結合已有研究結果,共有201個磷酸化蛋白質屬于柱頭組織特異表達蛋白質。該研究結果不僅首次繪制了水稻柱頭組織磷酸化蛋白質圖譜,同時也將促進水稻柱頭發育和授粉相關方面的研究。(Proteomics
     
     
    構建全生育期高通量水稻表型測量平臺

    隨著高通量測序技術和植物功能基因組學快速發展,傳統的作物表型檢測手段已成為植物基礎生物學研究包括遺傳、生理、基因功能研究等的主要限制因素。為了解決這一瓶頸,研究團隊研制了一種全生育期高通量水稻表型測量平臺,可以自動提取水稻株高、葉面積、分蘗數、生物量、產量相關性狀等15個參數,且該平臺總計可容納5472盆水稻種植,連續24小時工作測量通量可達1920盆/天?;谠撈脚_所獲取的表型數據并結合全基因組關聯分析發現,本方法不僅有潛力取代傳統的表型測量手段,還可發掘出更多新穎的基因位點。對圖像分析技術做適當的修改,本平臺還可擴展應用于小麥、玉米、油菜等其他作物表型高通量測量和功能基因組研究??梢灶A見,結合高通量表型平臺和全基因組關聯分析技術,必將成為植物基礎研究學者快速解碼大量未知基因功能的重要科學工具。(Nature Communications
     
     
    破譯茄子基因組
     
    研究人員以日本自古栽培的茄子品種“中生真黑”為研究對象,繪制完成了茄子基因組草圖。解讀了這個品種約11.27億個堿基對中98%以上的DNA序列,共發現了約4.2萬個基因,其中約7600個基因是茄子特有的基因。研究人員發現,這些基因有的與抗病能力有關,有的則參與合成綠原酸,綠原酸具有抗氧化作用,能防止細胞和DNA受活性氧的損害。此次獲得的遺傳信息將來有可能幫助研究人員開發出抗病能力更強、口感更佳的茄子新品種。(DNA Research
     
     
    極小種群植物——彌勒苣苔保護生物學研究取得新進展
     
    我國南方的喀斯特地貌由相對孤立的石灰巖山群組成,為植物提供各自獨立的演化環境,形成特有性極高的物種多樣性格局??嘬奶剖茄芯靠λ固氐貐^特有類群的分類、演化和保護研究最具代表性的類群之一。研究人員選擇廣義馬鈴苣苔屬52個種以及滇黔桂8個彌勒苣苔個體,基于ITS和Trn-F構建了分子系統發育樹,推測彌勒苣苔在廣義馬鈴苣苔屬中為一個相對孤立和后生的類群。AFLP分析顯示彌勒苣苔在居群水平的遺傳多樣性很低(He = 0.118),整個種水平缺乏明顯的遺傳梯度。滇黔桂三個地區類群之間基因交流有限、地理隔離明顯且居群之間基因分化有限(FST = 0.207,P﹤0.001)。云南的10個居群沿著海拔和離村寨的距離呈現出兩個明顯的分支。該研究結果為云南居群的就地保護提供了重要科學指導,為喀斯特地區眾多特有極小種群物種的保護提供了研究范例。(PLoS ONE
     
     
    植物腺毛次生代謝產物及生物功能研究新進展
     
    腺毛是植物在長期進化過程中為了應對生物和非生物環境脅迫而演化出來的特殊結構,其廣泛分布于陸地植物地上部分的表面。植物腺毛是合成和貯存各種類型次生代謝產物的重要場所,這些特殊的化學物質在植物防御生物和非生物脅迫中起著重要作用。研究人員采用LMD-UPLC/MS/MS方法從唇形科植物藤狀火把花(Colquhounia seguinii)的盾狀腺毛中發現了3個新的克羅烷二萜Seguiniilactones A-C。生物活性測試發現所有化合物對甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)均表現出很強的拒食活性,其中Seguiniilactone A比商業化的印楝油的拒食活性高17倍。此外,Seguiniilactone C還對該植物病葉中分離得到的6株優勢真菌顯示中等的抗真菌活性,表明克羅烷二萜化合物在該植物中具有重要的防御病蟲害功能。(Journal of Integrative Plant Biology
     
     
    反芻動物氣候適應性遺傳機制

    研究人員利用綿羊全基因組的約5萬個單核苷酸多態性位點(SNPs)和分布于全世界的32個地方綿羊品種,以及9個氣候環境因素(包括105個參數),通過遺傳數據與氣候環境參數的結合,進行全基因組水平的選擇性檢驗分析。最終檢測到230個與氣候環境因素變異顯著相關的SNPs,這些位點與氣候因素的自然選擇作用顯著相關。通過這230個SNPs,在綿羊基因組上發現了17個與能量代謝、內分泌調節及自身免疫相關候選基因。其中,候選基因TBC1D12在全球范圍內呈現出顯著的頻率變異模式,這一模式表明對于赤道氣候區域分布的綿羊的有害變異可能對于分布在寒冷氣候區域的綿羊是有益突變。該研究結果對于基因組信息,尤其是第二代或第三代高通量測序技術產生的大量基因組數據,在綿羊育種以及反芻動物的氣候適應性研究方面的應用具有重要意義。(Molecular Biology and Evolution
     
     
    帝王蝶長距離遷飛的遺傳機制
     
    帝王蝶(Danaus plexippus)遷飛是自然界中最為壯觀的自然景象之一,北美地區的帝王蝶每年周而復始地完成數千公里的長途遷飛到達墨西哥進行越冬以適應溫帶地區的四季變化。然而,分布于熱帶地區的帝王蝶及其近緣種不具有遷飛特性。研究人員從涵蓋當今世界上主要的帝王蝶分布區域中,選取了包括遷飛型和非遷飛型的22個地理種群、5個近緣種的101只Danaus屬蝴蝶進行了全基因組重測序和群體遺傳學分析。該項研究表明現存的帝王蝶起源于北美地區,且祖先屬于遷飛型,打破了先前認為包括鳥類等在內的遷飛物種均是熱帶起源,只在種群擴散到溫帶地區后才進化出遷飛行為的普遍認知。其次,與飛行相關的肌肉發育進化是帝王蝶實現長距離遷飛的主要適應性選擇。此外,該項研究還關注了帝王蝶鮮艷體色的維持機制,通過全基因組關聯分析,一個與小鼠體色相關的myosin家族同源基因被鑒定出來,從而將無脊椎動物與脊椎動物的體色調節機制聯系在一起。(Nature
     
     

    來源:基因農業網

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