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    生物技術前沿一周縱覽(2015年6月12日)

    2015-06-12 08:37 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    影響水稻氮利用率的分子機制

     
    秈稻(indica)和粳稻(japonica)是兩個主要的亞洲栽培稻(Oryza sativa L.)亞種,研究其產量形成差異具有重要意義。氮是影響水稻產量最重要的因素之一,秈稻表現出更強的硝酸鹽利用能力。但目前對于這種差異背后的分子機制仍不是很清楚。研究人員在新研究中證實,水稻硝酸鹽轉運蛋白基因NRT1.1B (OsNPF6.5)的變異有可能導致了這種硝酸鹽利用的差異。田間測試近等基因系和轉基因株系證實,攜帶秈稻NRT1.1B等位基因的粳稻品種相比沒有攜帶這一等位基因的粳稻品種產量及氮利用效率(NUE)顯著增高。這些研究結果表明秈稻NRT1.1B有潛力提高粳稻的氮利用率。(Nature Genetics
     
     
    水稻乙烯信號轉導及調控鹽脅迫反應的新機制
     
    植物氣體激素乙烯在植物生長發育以及應對逆境脅迫過程中起著重要作用。在單子葉植物,尤其是水稻中的乙烯信號轉導的作用機制還不甚清楚。研究人員分離鑒定了一系列的水稻乙烯反應突變體并對其中的mhz6進行了深入研究。通過圖位克隆發現MHZ6編碼了一個和擬南芥EIN3同源的轉錄因子OsEIL1,研究顯示MHZ6/OsEIL1 和OsEIL2 分別調控了水稻黃化苗根和胚芽鞘的乙烯反應;MHZ6/OsEIL1 和OsEIL2 通過直接結合并激活OsHKT2;1 在水稻幼苗根中表達,從而促進了植物對鈉離子的吸收,導致植株對鹽敏感。這些研究揭示了水稻乙烯信號轉導及調控鹽脅迫反應的新機制。在擬南芥中,乙烯信號轉導途徑的轉錄因子EIN3和EIL1對乙烯的調控沒有器官特異性,而在水稻中,MHZ6/OsEIL1和OsEIL2分別調控根和胚芽鞘的乙烯反應。 (Plant Physiology)
     
     
    闡明現代玉米育種的復雜適應機制
         
    玉米也可以用來作為調查作物進化和改良的一個有用模型。為了解玉米從熱帶地區轉向溫帶生長區的適應機制,研究人員收集了368個各種溫帶和熱帶的玉米自交系,開展開了調查研究,結合對種子的RNA測序以及來自MaizeSNP50 BeadChip的數據,生成了558 529個單核苷酸多態(SNPs),28 769個基因的表達數據,并結合662個表型性狀一起進行了分析。這其中包括一些形態學、農藝學、生理和代謝性狀,許多性狀已知對應激適應極其重要。研究結果表明,熱帶和溫帶玉米自交系發生分歧是在3400–6700年前。應激適應與一些蛋白質編碼序列以及轉錄組水平上的調控變化有關聯,而后者有可能是玉米沿著它的短進化史適應環境改變的一種更為靈活和動態的方式。(Molecular Plant
     
     
    首次用CRISPR編輯樹木基因組
     
    最近,研究人員首次利用稱為CRISPR/Cas的基因編輯工具,修改一個樹種的基因組。他們的這項研究,為更快速和更可靠的植物基因編輯,打開了大門。通過使楊屬植物(Populus,落葉樹屬,包括白楊、山楊和三角葉楊等等)的基因發生突變,研究人員降低了兩種天然植物聚合物的濃度。一種為木質素,其能誘捕糖和淀粉用來在樹木堅固的細胞壁內生產生物燃料。另一種為縮合單寧,存在于樹木的葉片和樹皮中,可阻止反芻動物進食。采用CRISPR基因編輯技術,非常簡單、經濟且高效,與野生楊屬植物相比,修改了的楊屬植物含有的木質素少了20%,縮合單寧少了50%。CRISPR系統可以引導研究人員設法確定以前未知基因家族成員。(New Phytologist
     
     
    中國科學家發布名貴中藥基因組草圖
           
    中國科學家繪制出了鐵皮石斛(Dendrobium officinale)的第一張基因組草圖,闡明了重要的中國傳統蘭花草的生物學基礎。鐵皮石斛是唐代以來“中國最為名貴、藥用價值最高的石斛品種之一”。由于它獨特的醫療效用且生長周期緩慢,現在被歸類為是中國的珍稀瀕危藥用植物之一。然而到目前為止,還未對石斛的基因組序列進行測序。研究人員通過結合第二代Illumina Hiseq 2000測序技術和第三代PacBio測序技術,第一次從頭組裝出了1.35 Gb的鐵皮石斛基因組序列。發現了蘭科植物有著完整的花序基因集,并有一些相對于其他單子葉植物的特異性的花序基因;觀察到與真菌共生和抗旱性有關的一些基因家族發生了明顯擴增;分析了鐵皮石斛一些藥用成分的生物合成信號通路等。(Molecular Plant
     
     
    植物光系統I膜蛋白超分子復合物晶體結構
     
    中科院植物所發表了突破性研究成果—高等植物光系統I(PSI)光合膜蛋白超分子復合物2.8 Å的世界最高分辨率晶體結構。該研究成果首次揭示了高等植物PSI的4個不同捕光天線蛋白復合體在聚集狀態下的結構和它們的異同,以及它們之間的相互關系;首次揭示了高等植物PSI捕光色素蛋白復合體全新的色素網絡系統,揭示了每一種色素分子在每一個結合位點上的化學性質和幾何排列,特別是首次解析了特殊的葉綠素—紅葉綠素(Red Chls)的結構;根據這一高分辨率結構提出了LHCI向PSI核心復合體能量傳遞可能的4條途徑。這一突破性研究成果為揭示高等植物PSI高效吸能、傳能和轉能的機理奠定了堅實的結構基礎,對于闡明光合作用機理具有重大的理論意義;為開辟太陽能利用、開發清潔能源、解決人類社會可持續發展所面臨的能源、糧食和環境等問題都具有重大戰略意義。(Science
     
     
    光飽和誘導微藻油脂積累及其代謝機制
     
    目前對微藻積累油脂最常用的策略是通過營養限制條件下產生的環境壓力促進油脂積累,然而該策略的營養限制同時會導致細胞生長緩慢,生物質的積累量較低,最終導致總油脂產量低下,獲得油脂和生物質的同時積累是目前微藻生產生物燃料的重要挑戰之一。研究人員發現微擬球藻在穩態連續培養、沒有營養限制的氮充足條件下,可以通過調節光強處于光飽和區域,實現油脂和生物質的同時積累;并且發現高光條件下積累的油脂更有利于提高生物柴油的性能,而且在油脂積累過程中存在極性脂到中性脂的轉化以及滲透質的減少。此外,在營養充足條件下,碳水化合物得到了大量的積累,其中含量最高的是海藻糖,占到總生物質的7%~11%,可能作為壓力保護或能量存儲的物質。該研究表明,光飽和誘導的油脂積累可能是比營養限制誘導油脂積累更好的光合微藻培養策略。(Algal Research
     
     
    持續干旱對西雙版納熱帶雨林生態系統土壤呼吸的影響
     
    為探究長期干旱對西雙版納熱帶雨林土壤呼吸及碳循環的影響,研究人員基于設置在版納植物園溝谷林內的熱帶雨林生態系統水分控制實驗,對熱帶雨林在降雨持續減少情景下土壤呼吸速率的響應及其與土壤溫濕關系的變化進行了研究。結果表明:持續干旱條件下,土壤呼吸速率在雨季期間有顯著升高,而在干季期間與對照差異不顯著。降水減少會改變土壤呼吸與土壤濕度的關系,且存在季節差異。與熱帶雨林多年平均凈生態系統碳交換量(NEE)相比,干旱引起的土壤呼吸年排放總量的增量十分可觀,可以認為西雙版納地區發生干旱時土壤呼吸的變化可對森林生態系統碳收支產生重要影響。與其他熱帶地區降水控制試驗結果比較后發現,樣地的初始土壤含水量差異可能是造成土壤呼吸對干旱響應差異的重要原因。故在全球尺度上預測土壤呼吸對干旱的響應時,土壤濕度狀況及季節的影響不容忽視。(Plant and Soil)
     
     

    來源:基因農業網

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