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    生物技術前沿一周縱覽(2015年11月27日)

    2015-11-27 13:14 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     植物根系重力形態建成的機制揭示

     
    根的向重性對植物生長非常重要,根系在土壤中的分布直接影響植物對營養和水分的吸收與利用。研究人員在擬南芥中發現,轉錄因子FOUR LIPS(FLP)和MYB88通過協同作用可以調控主根和側根根尖感重細胞中PIN3 和PIN7 基因的表達,進而PIN3 和PIN7 通過調整生長素在根兩側的定向運輸和分布,動態地改變根對重力的響應角度,直接參與根系重力形態建成。該研究首次證明生長素運輸載體PIN蛋白所參與的重力響應受到多個轉錄因子精細的動態調控,為進一步了解植物在長期進化過程中為適應重力環境所建立的感重性及其信號調控網絡提供了新的線索。(Nature Communications
     
     
    楊樹適應氮條件的轉錄組調控新機制
     
    楊樹是一種快速生長的木本植物,在CO2固定以及生物質能方面發揮著巨大的潛能。但是楊樹人工林通常位于缺氮的貧瘠地區。因此,楊樹人工林往往需要額外施加氮肥來提高產量。研究人員利用RNA測序技術分析了低氮和高氮條件下楊樹根和葉中轉錄組變化情況,發現總共有992個基因發生了差異表達,各個條件下的差異表達基因中大約30~40%構成了一個轉錄調控網絡。氮饑餓和過剩條件下,離子轉運和對生長素刺激響應在根中富集,而對脫落酸刺激的響應在葉中顯著地富集,發育、氮代謝、對脅迫和激素刺激的響應在根和葉中都顯著富集。與植物激素代謝相關基因差異表達相一致。這些結果表明協同表達網絡調控的全轉錄組重編碼在楊樹根和葉適應低氮和高氮過程中發揮著重要作用。 (Tree Physiology)
     
     
    耐旱性能的一個基因組模型
     
    Oropetium thomaeum 是一種還魂植物(復活草),能通過脫水變成完全干燥、同時保持在有水時再復活的能力來耐受極端缺水的狀況,從而為耐旱提供了一個模型。研究人員利用“單分子實時”(SMRT) “長讀”(long-read)測序方法對Oropetium thomaeum進行了全基因組測序和組裝。通過基因組注釋解讀Oropetium這樣的還魂植物極端耐旱的基因組機制,為通過基因工程方法培育作物的抗旱和抗逆能力提供目標基因。(Nature
     
     
    CRISPR用于魚類遺傳學研究
     
    與哺乳動物不同的是,魚類的性別決定基因在物種之間有所差異,但是,是否有一個共同的分子通路調節著硬骨魚的性腺性別決定,目前尚不明確。最近的一些研究表明,轉化生長因子β(TGF-β)信號通路的組件,參與魚類的性別決定。研究人員分離出amh基因的一個Y特異性重復基因amhy,并通過轉錄組分析和Western blot確證了它的雄性特異性表達(XX和XY)。通過轉基因技術在XX魚中過表達amhy,并用CRISPR/Cas9誘變在XY魚中敲除amhy及其受體amhrII。結果表明,amhy可誘導尼羅羅非魚的雄性性別決定。Amhy的編碼序列與X連鎖的amh相同,除了一個錯義SNP(C/T),它能改變N末端區域中的一個氨基酸(Ser/Leu92)。amhΔ-y在啟動子區域包含幾個插入和缺失,導致一個過早終止密碼子,從而產生一個缺乏TGF-β結合結構域的截斷蛋白產物。而CRISPR/Cas9技術敲除XY魚中的amhy,會導致雌性對雄性的性反轉。上述結果強調了TGF-β信號通路在魚性別決定中的保守作用。(PLoS Genetics
     
     
    CRISPR技術構建抗虐蚊子
     
    瘧疾是世界上主要的健康問題之一。世界上40%以上的人口生活在面臨瘧疾感染風險的區域。利用CRISPR基因編輯技術,科學家構建出了一種蚊子品系,其能夠通過后代將一些瘧疾阻斷基因快速導入蚊子種群,最終消滅這種昆蟲向人類傳播瘧疾的能力。研究人員將一個DNA元件插入到了斯氏按蚊(Anopheles stephensi)的生殖細胞中,使得一種可以阻止瘧疾傳播的基因能夠以驚人的遺傳率傳遞給99.5%的后代。這種新模型代表了在建立抗虐蚊子種群研究工作中取得的一個重大進展,隨著進一步的開發其有可能幫助消滅這一每年危害全球數百萬人健康的疾病。(PNAS
     
     
    家蠶質多角體病毒(BmCPV)的高分辨冷凍電鏡
     
    質多角體病毒(CPV)屬于呼腸孤病毒科胞漿多角體病毒屬,已在200多種昆蟲中發現有 CPV 感染。家蠶 CPV(BmCPV)是養蠶業的最嚴重的病源病毒。它的粒子形狀為二十面體,其基因組由10條雙鏈 RNA 組成。關于 CPV 的結構已有多種模型提出,但目前尚無定論。最新研究采用基于直接探測電子成像(Direct electron-counting)和非對稱三維重構(Asymmetric reconstruction)的冷凍電鏡技術,揭示了BmCPV病毒基因組處于活性轉錄狀態時(t-CPV)內部核酸與蛋白質的相互作用關系,將冷凍電鏡技術從觀察病毒表面結構深入到了內部結構。由于雙鏈RNA病毒是病毒中最大的類群,因此該研究的結果將有助于推動人類、動物等類似病毒增殖復制機制的研究,為臨床病毒病的防治等提供重要的借鑒和依據。(Nature
     
     
    青蒿素的生物合成相關酶結構晶體解析
     
    青蒿素通過植物提取的產量有限,遠遠不能滿足市場的需求,因此利用生物合成是一條重要的方式,現在已經在轉基因酵母中生產出青蒿素合成的前體物質青蒿酸,將青蒿酸變成青蒿素必須通過過氧橋鍵合酶催化。研究人員與真菌中分離出具有抗感染等多種生物活性的含過氧橋鍵萜類吲哚生物堿化合物震顫真菌毒素,并解析出該化合物中的過氧橋鍵是由一個依賴α-酮戊二酸的單核非血紅素酶FtmOx1催化合成。該研究首次展示了FtmOx1的晶體結構,以及FtmOx1分別與α-酮戊二酸和底物fumitremorgen B的共晶體結構,并通過詳盡的酶學實驗證實了FtmOx1的功能。(Nature
     
     
    抗生素耐藥性
     
    多粘菌素(粘菌素、多粘菌素B)是最后一種耐藥性不能在細胞之間傳播的抗生素。在對中國食用動物抗菌素耐藥性的常規測試過程中,研究人員分離出了一種大腸桿菌菌株(SHP45)具有粘菌素耐藥性,并可發生轉移,其編碼基因為MCR-1。進一步對細菌樣本的檢測結果表明,MCR-1基因的檢出率很高,陽性標本的比例逐年增加,而且MCR-1基因在不同細菌之間的復制和轉移的傳遞速率很高。MCR-1基因有可能已蔓延到其他腸桿菌科細菌中,如肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌,它們可引起多種疾病,從肺炎到嚴重血液感染,從而表明MCR-1有可能迅速蔓延到人類病原菌中。因此迫切需要重新評估多粘菌素在動物中的使用,對人類醫學和獸醫學中的MCR-1,進行非常密切的國際監測和監督。(Lancet Infectious Diseases
     
     
    一種簡便易行的利用全基因組數據構建進化樹的方法
     
    常規測序技術通常是通過段片段的拼接再組裝獲得基因組數據的,研究人員最新開發了名為Alignment and assembly-free(AAF)的軟件包,可用于直接分析測序原始數據,不經組裝和比對,通過原始序列里短序列的相似度計算基因組之間的遺傳距離用以直接構建進化樹。AAF最大的優勢在于它具有并行處理大規模數據的能力,同時它還擁有修復測序錯誤和計算bootstrap值的功能,實用性很強。(BMC Genomics
     
     

    來源:基因農業網

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