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    生物技術前沿一周縱覽(2015年1月16日)

    2015-01-16 15:33 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     全球首個青稞基因組圖譜發布

     
    青稞,在西藏語中稱為Ne,在分類學上是一種裸大麥。和其他大麥不同,青稞經過藏族人民長達3500~4000年的馴化栽培,已經完全適應了極端的高原氣候,成為了藏族人民的主食。2015年1月13日,全球首個青稞基因組圖譜正式繪制成功,該研究對青稞的西藏地方品種Lasa Goumang進行了全基因組測序及圖譜繪制,獲得了大小為3.89Gb的基因圖譜,共包含36,151個蛋白編碼基因。這是繼小麥基因組、大麥基因組物理圖,國際小麥家族基因組研究工作的又一個里程碑式的進步,給未來麥類作物的改良以及其他高原作物的研究工作提供了寶貴的參考資料。研究人員進一步對青稞的高原適應性和人工選擇情況進行了研究。耐寒缺氧等極端環境的適應性問題更好的為我們進行高原類作物的改良指明了方向,有助于解決民生中的糧食問題。(PNAS
     
     
    擬南芥種子發育中的表觀調控新組件
    研究人員描述了擬南芥APE樣蛋白在ROS1產生的3-blocking ends加工過程中的作用,并檢測了ape突變誘導的甲基化組變化。發現純化的APE1L蛋白可以加工3-PUA 末端產生3′-OH末端。APE1L也在3-磷酸化末端到3-OH末端的轉換過程中,表現出弱的活性。ape1l-1突變體在數千個基因組區域中顯示改變了的甲基化模式。ape1l+/−zdp−/−突變體是母系致死的,因此所引發的表型類似于dme突變引發的種子敗育表型。印跡基因FWA和MEA的母系等位基因是甲基化的,它們在這種異常雙突變種子胚乳中的表達水平降低。APE1L和DNA磷酸酶ZDP是胚乳中FWA及MEA基因印跡所必需的,對于種子的發育非常重要。因此,在擬南芥中,APE1L是活性DNA脫甲基途徑的一個新組件,可與ZDP一起調控基因印跡。(PLoS Genetics
     
     
    傳統牡丹品種來源之謎
     
    歷史上,栽培牡丹(Paeonia suffruticosa Andrews)就有眾多品種,其中一些流傳至今,稱之為傳統牡丹品種。該研究團隊于20世紀90年代開始調查牡丹植物資源。通過廣泛的野外考察、居群取樣和統計分析,確認牡丹有9個野生種,分布于從西藏東南至中原地區,為中國所特有。通過轉錄組分析,研究團隊開發出25個單拷貝核基因標記。利用這些基因標記,重建了9個野生種牡丹的系統發育關系。同時,通過比較分析葉綠體基因組,找出14個高分辨率的葉綠體基因。研究人員隨機選取47個牡丹傳統品種,分析了這些品種的14個葉綠體基因和47個高分辨率的單拷貝核基因,發現這些傳統品種源自我國中原地區的5個野生種之間的雜交。傳統牡丹品種匯集了中原地區5個野生種的遺傳資源,這解釋了花王牡丹如此姹紫嫣紅的原因。此項研究解開了傳統牡丹品種來源之謎。(Proceedings of the Royal Society B )
     
     
    施肥模式對農田雜草的影響新進展
     
    農田雜草在維持土壤微生物、動物多樣性,減少土壤流失、酸化,以及維持農田生態系統功能的可持續性等方面發揮著重要作用。作為農田雜草綜合管理的重要手段,好的養分管理可以兼顧作物高產和生物資源的保護。而目前不同養分管理措施對農田雜草群落的影響尚未有一個統一的結論,其影響機理也鮮見報道。研究人員通過位于安徽蒙城縣一長達17年的砂姜黑土定位試驗站進行研究,結果表明:農田雜草群落和冬小麥在不同施肥模式下的表現差異明顯,雜草種群對不同施肥模式有其自身的調節機制,如豬秧秧在養分條件較好的處理中能通過增加節間長度來捕獲更多的光能,從而有利于自身的生長。該項研究可為農田優化施肥、雜草綜合管理以及農業生態系統的合理構建提供理論依據。(PloS ONE
     
     
    藥用植物野葛轉錄組學研究取得新進展
     
    野葛是一種藥食兩用的野生豆科植物,其根含有豐富的結構奇特的異黃酮類次生代謝物,這些化合物表現出良好的藥用價值。異黃酮類化合物分子母核相對保守,其分子的修飾化反應決定了該類化合物生物活性的特異性,野葛根中含有獨特的異黃酮分子修飾化酶例如含有特有的糖基轉移酶與甲氧基轉移酶等,挖掘這些特異的修飾化酶基因,為將來創制異黃酮類新藥提供一個必要的基因資源。圍繞野葛異黃酮修飾酶基因的挖掘研究,研究人員分別建立了野葛根與葉的轉錄組學數據庫,進行了比較轉錄組學研究,挖掘出若干調控基因與特異表達基因;通過進化樹分析以及功能預測分析,預測了這些侯選基因的功能;該研究組創建的野葛植物轉錄組學數據庫序列信息已提交至國際NCBI(www.ncbi.nlm.nih.gov)GenBank數據庫(Plant Cell Report
     
     
    首次報道鱘魚miRNA
     
    鱘魚(Acipenser schrenckii)屬于瀕危物種,被認為是現存的活化石,具有極高的進化、經濟和保護價值。鱘魚染色體復制造成其多倍性可能會產生新的參與倍性和生理過程的miRNAs。為此,科研人員首次對鱘魚miRNA譜進行了深入挖掘和分析。首先使用二代測序技術對鱘魚的5個重要組織(肝,脾,肌肉,心臟,和腦)的轉錄組和miRNA組進行了全面測定。借助轉錄組信息,小RNA測序鑒定出103個候選miRNAs?;谛NA數據,研究人員定制合成鱘魚miRNA芯片進行miRNA表達譜分析。發現21個在5個組織中共表達的miRNAs和16個組織特異表達的miRNAs在鱘魚的生理過程中可能發揮關鍵和特殊的功能。miRNA靶基因預測分析,揭示出miRNAs與假定的mRNA間的相互作用,以及在這些生理過程中的潛在機制。此項研究豐富了鱘魚的轉錄組和miRNA組數據,有助于鱘魚生長發育機制的研究,也為鱘魚育種提供了有價值的數據。(PloS ONE
     
     
    單病毒粒子示蹤技術揭示海水魚類病毒侵染機制
     
    病毒是非細胞形態的生命體,只能借助宿主細胞完成自身的復制和繁衍,SGIV是從患病養殖石斑魚中分離的一種高致病性虹彩病毒(Singapore grouper iridovirus,SGIV),屬于虹彩病毒科蛙病毒屬的一個新種。首次將單病毒粒子示蹤技術應用于水生經濟動物大分子DNA病毒研究,實時追蹤了單個SGIV的病毒粒子進入石斑魚宿主細胞的精細動態過程,觀察到SGIV是借助細胞表面的絲狀偽足進入細胞。從時間、空間尺度多層次揭示了石斑魚虹彩病毒侵染宿主活細胞的機制,有助于深入理解SGIV的致病機理和提供理想的病毒-細胞模型。
    研究人員應用單顆粒成像與示蹤技術并結合分子生物學手段,還利用不同胞吞途徑的抑制劑,通過單粒子成像、免疫熒光及western blot檢測,揭示SGIV進入宿主細胞是通過網格蛋白介導、pH依賴的胞吞途徑而不通過小窩蛋白介導的胞吞途徑,且首次發現SGIV可通過巨胞飲途徑進入宿主細胞。在活細胞內,追蹤單個SGIV病毒粒子可實時監測病毒在胞內的運動情況,發現SGIV在細胞內運動需要依賴微絲和微管。(Journal of Virology
     
     
    Science熱議中國的水產養殖
     
    中國是世界上魚類和貝類養殖最大的生產和消費國,供應了全世界超過三分之一的魚類產品。
    Science雜志探討了中國的水產養殖,以及這與世界野生魚類保護之間的關聯。文章指出,世界野生漁業期待中國水產養殖或魚類養殖能進行改變,但是也許能有一些方法,在保證環境和營養標準的同時,又緩解野生漁業的壓力。作者分析了中國水產養殖業(72%為魚類產量)與其野生漁業(存在過度開發的問題)之間的關聯,認為魚品加工廢物,包括魚油和所謂的“垃圾魚(trash fish)”也可以用作水產養殖的食物來源,這樣就能更有效地以減少國內對捕漁業和魚類食品供應的依賴性。作者認為,中國水產養殖業的規模和復雜性令其在全球海鮮業中占據了一個重要地位。尤其是在水產養殖過程中使用抗生素的問題,農業和水產養殖業大量使用抗生素會對公共健康構成威脅。這不僅是在中國,在其它國家也存在同樣的問題,美國80%抗生素都用于農業和水產養殖業,這樣大量的抗生素排放到環境中會導致耐藥菌不斷涌現。(Science
     
     

    來源:基因農業網

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