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    生物技術前沿一周縱覽(2016年4月15日)

    2016-04-15 11:20 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     測序揭示玉米馴化過程中的序列變異

     
    墨西哥類蜀黍是種植性玉米的祖先,這種寶貴的種質資源在增強玉米遺傳多樣性的同時,也提高了玉米適應各種環境刺激的能力。然而, 公共數據庫中還沒有全面的轉錄組和基因組資源,這大大阻礙了墨西哥類蜀黍有利基因或等位基因的識別和利用。研究人員通過Illumina paired-end測序對全球范圍內的6個墨西哥類蜀黍種質進行轉錄組測序。采用從頭組裝獲取了一個高質量的墨西哥類蜀黍轉錄組:平均長度為770 bp,注釋的unigenes占63.99%。研究發現,玉米和墨西哥類蜀黍中,大約75%的基因是高度保守的。此外,還發現1516個unigenes只在墨西哥類蜀黍中發生特異性表達,其中84個單基因被四個植物物種的基因模型支持。571個單基因位于玉米基因組的基因間區域。99 個unigenes具有很強的選擇信號,鑒定出57 個unigenes具有大于1 Ka/Ks的比值。暗示這些基因在玉米改良過程中可能承受了很強的選擇性壓力。最后,研究人員開發出11286個基于unigene的引物對用于擴增簡單重復序列(SSR)位點。本研究提供了一個全面的墨西哥類蜀黍轉錄組,一組在玉米馴化和改良過程中高度保守或分化的基因集,和大量可用的SSR引物對。這些結果有利于墨西哥類蜀黍比較基因組學和分子馴化的調查,也有利于墨西哥類蜀黍種質資源在玉米改良中的利用。(Molecular Ecology Resources
     
     
    揭示玉米抗粘蟲響應機制
     
    粘蟲和玉米間如何相互作用對玉米自身誘導抗蟲性和培育新型抗蟲玉米、開發有效生物防控手段有重要意義??蒲腥藛T深入分析了玉米受到機械損傷及模擬粘蟲取食處理前后,轉錄組、蛋白質組、代謝組以及抗蟲相關激素的變化,發現玉米可以特異地識別粘蟲口水中的某些誘導因子,并啟動一系列強烈的抗性反應。與機械損傷相比,玉米在識別模擬粘蟲取食后,能夠誘導更多、更強烈的基因、蛋白和次生代謝產物的轉錄、翻譯及合成。該研究還首次對玉米抗蟲響應的轉錄組和蛋白質組進行關聯研究,發現它們之間存在較弱的關聯。研究發現近300個轉錄因子參與粘蟲取食誘導的響應。通過大規模數據分析,首次揭示了玉米在特異識別粘蟲取食后,在轉錄、蛋白以及次生代謝產物層面,如何進行有效的抵御,為玉米品種改良及新品種培育提供了大量的候選基因、蛋白和代謝物的基礎數據。(Plant, Cell&Environment
     
     
    突變大蒜基因的表達賦予水稻紋枯病抗性
     
    水稻紋枯病由立枯絲核菌造成,是水稻的災難性疾病之一,造成水稻顯著減產。以往報告顯示甘露糖結合大蒜葉片凝集素(mASAL)的突變品種對立枯絲核菌有強烈的抗真菌活性。研究人員評估了mASAL基因在水稻中的抗真菌性。通過土壤農桿菌介導的轉化,mASAL在秈稻品種cv. IR64表達。轉基因植物的分子分析證實mASAL基因的存在和穩定整合。各種植物組織的分析證明mASAL的表達??沽⒖萁z核菌轉基因品系的活體生物測定顯示,紋枯病致病指數平均下降55%。這項研究表明了mASAL基因修飾水稻以獲得紋枯病抗性的可能性。(BMC Biotechnology
     
     
    番茄原系統素在煙草中的表達增強煙草的葡萄孢菌抗性
     
    番茄系統素是幫助植物抵御害蟲的一種多肽激素。番茄原系統素的同系物在其他茄科植物中也存在,但煙草除外。而且,番茄系統素的外用不會引起煙草應答。以往的研究顯示,番茄原系統素全長cDNA在煙草中的表達增強了植物病原真菌的抗性。研究人員評估了系統素序列的關聯。研究小組生成了表達缺失系統素序列區域的原系統素突變的轉基因煙草。分析顯示縮短版原系統素的組成型表達改變了煙草葉片的蛋白質組學圖譜,提高了植物對葡萄孢菌的抗性。全長與縮短版原系統素的表達造成的重疊顯示這些改變發生在系統素序列缺失時。(Plant Cell, Tissue and Organ Culture
     
     
    番茄PSLTIR1過表達改變果實貯存壽命
     
    植物生長素抑制劑釋放植物生長素應答因子(ARFs),調節下游基因轉錄過程的生長素應答改變。為了理解植物生長素在果實發育中的作用,圭爾夫大學研究者表征了李子生長素受體PslTIR1。研究團隊利用番茄研究PslTIR1過表達相關改變。研究發現PslTIR1在葉片和果實發育中是生長素信號的正向調節子,這由轉基因番茄的全葉形態與野生型對比而證明。而且,轉基因番茄植物產生無籽果實,這是生長素高敏感性的特征。伴隨果實成熟而生成的乙烯在轉基因體中沒有顯著改變。但是,幾個參與細胞壁降解的蛋白的編碼基因被上調,增強水果軟化率,使轉基因番茄的貯藏壽命變短。研究揭示PslTIR1在調節葉片形態、果實發育和果實軟化相關成熟中的作用。這表明生長素加速果實軟化,與乙烯無關。(BMC Plant Biology
     
     
    研究人員發現植物擁有短期記憶
     
    研究顯示植物能記住一些事件,例如干旱,所以當未來面臨相似情況時植物知道如何生存。在新研究中,研究團隊報告,不僅更加了解這種記憶過程如何發生,還有條件改變時植物如何重置那些不再有用的記憶進而消除這些記憶。研究人員發現植物若要產生記憶,必須生成一種蛋白質,可以影響關乎其后代的自身DNA。這個過程稱為RNA衰退,DNA鏈在被翻譯成蛋白質之前轉錄成RNA。RNA衰退過程控制RNA分子轉換成蛋白質的數量,任何阻礙都會阻止記憶形成,表明以往記憶可能消除的途徑。該過程很重要因為保持記憶需要消耗植物資源。研究團隊指出一些植物也有短期記憶,與DNA或RNA無關,但是仍然有待研究。(Science Advances
     
     
    利用CRISPR/Cas9構建轉基因綿羊
     
    綿羊是一種重要的經濟動物,生產性狀已成為了綿羊育種的主要方向。特異組織或細胞類型表達報告基因的轉基因動物是有價值的實驗工具。Rosa26基因可以在幾乎所有的生物體中編碼一種非必需的核RNA,因而成為了外源基因插入的一個熱點。研究人員描述利用一種攜帶tGFP序列的供體載體,在綿羊基因組Rosa26位點精確、有效地實現了CRISPR/Cas9介導的靶向性插入,成功地將外源性tGFP (turboGFP)基因整合到了靶基因中。由于其簡單、設計靈活且高效,CRISPR/Cas9介導的基因敲入將成為構建轉基因綿羊的一種標準方法。(Scientific Reports
     
     
    人類基因組中再次發現病毒DNA序列
     
    一項新的研究在人類基因組中發現了19個特殊DNA片段——它們來自古老的病毒,這些病毒在成千上萬年前感染了我們的祖先,并從此“潛伏”在人類的DNA中。新發現的DNA片段中有一個甚至包含了一種病毒的完整基因信息。這個完整的病毒基因組出現在X染色體上,并被命名為Xq21。這一發現是對全球2500人的全基因組進行分析的結果,也是科學家在人類基因組中發現的第二個完整的病毒基因組。為了尋找這些新的DNA片段,科學家還確認了近年來由其他研究團隊在人類基因組中發現的另外17個病毒DNA片段。這些來自古老病毒的DNA片段隨著人類的繁衍生息復制并遺傳下來,最終出現在現代人類的基因組中。事實上,我們所認為的“人類”DNA中,有8%的來自病毒。有些內源性逆轉錄病毒序列已經被人體接受并發揮一定的作用。比如,有一種內源性逆轉錄病毒序列可以幫助孕婦在胚胎周圍形成一種細胞層,以防止母親血液內的毒素進入胚胎。(PNAS)
     
     

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