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    生物技術前沿一周縱覽(2014年11月28日)

    2014-11-28 08:31 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    首個蘭花基因組完整序列公布
     
    蘭花基因組計劃(Orchid Genome Project)的一項最新成果公布了植物界種類最豐富的家族之一:蘭花(orchid)的全基因組測序結果。該研究完成了小蘭嶼蝴蝶蘭(Phalaenopsis equestris)全基因組測序和組裝,該蘭花廣泛用于雜交育種,且具有重要的園藝價值。同時小蘭嶼蝴蝶蘭也是第一個全基因組測序的景天酸代謝(crassulacean acid metabolism,CAM)植物。同時,在這種植物中發現了一種蘭花特有的古多倍化事件(paleopolyploidy),這也許能用于解釋為何蘭花會成為地球上最大的植物家族之一。研究人員還通過比較其他植物基因組同源基因,發現隨著蘭花品系發展,出現了基因重復和CAM基因丟失的現象,這表明基因重復事件可能導致了蝴蝶蘭CAM光合作用的演變。此外,還分析了基因多樣化家族,這些基因幫助蘭花形成了高度特異化的花朵形態。(Nature Genetics
     
     
    棉纖維伸長發育的調控機制
     
    關于棉纖維發育、尤其是纖維伸長調控的研究還相對較少。通過關聯分析和遺傳定位,研究人員發現一個含有同源異型框的轉錄因子GhHOX3與棉纖維伸長相關,并認為GhHOX3是棉纖維伸長的關鍵調控因子。利用高通量測序比較野生型和GhHOX3抑制株系的基因表達譜,發掘出一批纖維生長的功能基因。兩個已報道的細胞壁松弛蛋白基因,GhRDL1和GhEXPA1,其啟動子均含有L1順式元件,可被GhHOX3識別并受到直接調控。以GhHOX3為誘餌進行篩選,發現它可與數個蛋白因子形成復合體,包括赤霉素途徑的負調控因子DELLA蛋白GhSLR1。DELLA類蛋白通過結合GhHOX3阻擾其形成有活性的轉錄因子復合體,從而影響下游功能基因的表達。赤霉素信號通過解除負調控因子來促進棉纖維伸長。(Nature Communications
     
     
    植物免疫反應的一個新的信號傳遞途經
    物的天生免疫系統分為病原相關分子模式誘導的免疫(PTI)和病原菌效應子誘導的免疫(ETI)。ETI是植物的一種主要的免疫反應,由植物NLR受體識別病原菌效應子后激發的,常常伴隨超敏反應(HR),又稱細胞凋亡(PCD)。植物與哺乳動物的天生免疫NLR受體的結構相似,兩者被激活后都引起PCD和免疫反應。研究人員采用遺傳分析研究擬南芥核膜蛋白CPR5的信號傳遞途經,發現細胞周期的CKI-RB-E2F核心信號鏈控制植物的效應子激活的PCD和免疫反應。通常CKI抑制RB的磷酸化,但在病原微生物侵染過程中,CKI促進RB的超磷酸化,從而過度釋放E2F轉錄因子,激活PCD和免疫反應。這是植物免疫反應的一個新的信號傳遞途經。該發現不僅將細胞周期和植物免疫兩個最基本的生命現象聯系起來,而且為深入地研究和調控植物的免疫反應開辟了一個新的方向。(Cell Host & Microbe
     
     
    褪黑素在狗牙根脅迫應答的分子機制
     
    近年來研究發現植物中也含有褪黑激素并已經在多種植物中特別是食用和藥用植物中檢測出來,因此在植物中廣泛進行褪黑激素的研究將對人類的營養、醫藥和農業提供非常有益的信息。狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)是一種在全球廣泛分布的草坪草,而且對非生物脅迫具有較強的抗性。研究人員對褪黑素誘導狗牙根對脅迫抗性的分子機理展開了一系列研究。研究發現鹽、干旱和冷脅迫誘導了體內褪黑素的含量;外源褪黑素處理可以顯著提高狗牙根對這些脅迫抗性;同時褪黑素可以調控活性氧代謝、脅迫相關基因的表達和多種代謝物的積累;轉錄組學分析表明褪黑素可以激活一系列脅迫相關基因和激酶的表達,同時調控多種激素信號基因的表達;從而多角度解析了褪黑素在狗牙根脅迫應答的生理機制。(Journal of Experimental Botany
     
     
    國際團隊完成蜈蚣基因組測序
    一個國際科學小組首次完成了多足類動物——蜈蚣(Strigamia maritima,有毒蜈蚣家族成員)的基因組測序,并發現了關于“它們的生物學進化、獨特的視力缺失和晝夜節律”的新線索。
    這是對第一個多足類動物和四種節肢動物中的最后一種進行的基因組測序。從化石證據來看,多足類是入侵陸地(從海洋)的三大獨立節肢動物之一,此外是昆蟲和蜘蛛。所以它們必須找到一種方式來聞到空氣中的化學品氣味,而不是水中的氣味。該研究小組確定了味覺受體的大量基因擴張,這些味覺受體疑似發揮了嗅覺(氣味)器官在昆蟲中發揮的嗅覺作用。這是平行演化的一個很好的例子,平行演化意指兩個或多個相關但不同種系的生物,因生活在相似環境而發育了相似的性狀。研究蜈蚣基因組還有更為直接的應用:所有的蜈蚣會向它們的獵物注入毒液來麻痹它們,毒液的成分往往可以制造強效藥,而蜈蚣基因組可以幫助研究人員找到這些毒素基因。(PLoS Biology
     
     
    金絲猴植食性適應分子機制
     
    一項研究公布了瀕危物種川金絲猴(Rhinopithecus roxellana)的基因組測序結果,進一步加深了人們對非人靈長類的飲食適應性的理解。川金絲猴分布于中國西南部和中部,屬于疣猴亞科,主要以難消化食物為主,如樹葉和植物種子。為了適應這種進食,疣猴亞科有著與牛類似的特殊胃室,其中的細菌能夠分解通常不能被哺乳動物消化的植物復雜物質。通過對川金絲猴進行了基因組測序,能夠更好地了解川金絲猴和相關種群是如何適應這種進食選擇的。相對于其他靈長類,川金絲猴的基因數量有所增加,且能夠編碼唾液酶以中和有毒物質。此外,研究人員還發現了超過2000個在川金絲猴和牛身上快速進化的基因。通過檢測了金絲猴體內的腸道細菌,發現細菌種類的數量接近人類,但細菌種類的成分更接近牛。(Nature Genetics)
     
     
    用于蛋白質的單分子DNA技術
     
    科研人員開發出用于并行蛋白相互作用分析、借助用于蛋白功能分析的單分子DNA方法的一個“單分子相互作用測序”(SMI-seq)技術。SMI-seq的工作原理是:通過核糖體顯示或酶結合將蛋白耦合到DNA識別符或“條碼”上。這些條碼化的蛋白然后在水溶液中被一起分析,并在一個聚丙烯酰胺薄膜中被固定。接下來,條碼RNA被放大,并通過DNA測序被分析。該方法可以實現精確的蛋白量化以及對分子結合親和力和特異性的同時測定。(Nature)
     
     
    飲食問題及其解決辦法
     
    在世界范圍內,人類的飲食都在隨收入增長而變化,這對環境和公共衛生都有潛在影響。研究人員對飲食“西化”的影響進行了量化,并且還在多個飲食方面發現了健康后果與環境后果之間的密切聯系。如果不加阻止,那么當前的飲食趨勢到2050年將會實質性地增加全球溫室氣體排放和提高II-型糖尿病、肥胖癥和冠心病的發病率。個人做出知情選擇將會有所幫助,但如果環境和農業領域沒有重大政策變化的話,總體上幾乎沒有效果。(Nature)
     
     

    來源:基因農業網

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