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    生物技術前沿一周縱覽(2016年9月9日)

    2016-09-09 09:26 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     異源多倍體芥菜型油菜的基因組序列公布

     
    油菜在植物分類上屬于十字花科蕓薹屬(Brassica genus),是世界廣泛種植的油料作物。這類植物擁有三個二倍體基因組和三個異源多倍體基因組。迄今為止,人們還不清楚油菜如何通過多倍性進化出重要的農業性狀。研究人員使用鳥槍和單分子測序數據組裝了芥菜型油菜的基因組,生成了基因組和遺傳圖譜,最終發布了異源多倍體芥菜型油菜(Brassica juncea)的基因組序列。研究發現,芥菜型油菜和甘藍型油菜(Brassica napus)的A基因組有各自獨立的來源。(Nature Genetics
     
     
    水稻產量性狀雜種優勢的全基因組解析
     
    雜交子一代在生長勢、適應性、產量、抗性、品質等方面優于雙親的現象在生物學中被稱為雜種優勢。根據雜種優勢的原理,育種學家通過有效的雜交配組可以實現農產品產量的顯著提高。最新研究通過對1495份雜交稻品種材料的收集幾乎包括了絕大部分中國雜交稻優良品種以及對17套代表性遺傳群體進行基因組分析和田間產量性狀考察,全面、系統地鑒定出了控制水稻雜種優勢的主要基因位點,分析了純合基因型(父本或母本基因型)和雜合基因型(父/母本性)的遺傳效應,詳細剖析了三系法、兩系法雜交稻和亞種間雜交稻雜種優勢的遺傳基礎,最終解析了水稻雜種優勢的分子遺傳機制。這些發現對推動雜交稻和常規稻的精準分子設計育種實踐有重大意義。(Nature
     
     
    如何提高光合作用效率的研究
     
    光合作用是地球上最重要的生物化學反應,為地球生物提供賴以生存的物質基礎。因此,提高光合作用效率,對有效利用太陽能、促進農業增產增收、加速工業CO2減排和資源化利用等,都具有重要意義。研究人員以光合放氧菌藍細菌為研究模型,通過引入NADPH依賴型的脫氫酶,創建了只消耗NADPH而不額外消耗ATP的異丙醇生物合成途徑。一系列光合生理和生化分析表明,引入NADPH消耗途徑后,細胞生長明顯加快,光合作用效率提高約50%,同時具有更高的細胞活性。同時發現,改造后藍細菌的光飽和點提高一倍,表明其可以耐受更高光強,這對適應自然界中光強的劇烈變化具有重要意義。這一結果表明,還原力驅動的細胞全局代謝工程策略,比傳統單一改造光反應或暗反應,可以更有效地提高光合作用效率,這一策略對改造真核生物的光合作用也具有參考價值。(Metabolic Engineering
     
     
    解析植物磷酸鹽調節信號通路的分子機制
     
    植物進化出復雜的網絡來應對生長環境中磷酸鹽的不足??蒲腥藛T最近報道了擬南芥中葡萄孢菌誘導激酶1(BIK1)與植物對磷酸鹽缺乏應答的關系。BIK1的表達是被磷酸鹽饑餓誘導的,在磷酸鹽饑餓環境中生長的植物的根部、頸部和葉片上都可以檢測到該酶的活性,這說明BIK1的激活是對磷酸鹽缺陷壓力的應答。無BIK1活性的植物(BIK1植物)在根部和葉片中積累了大量的磷酸鹽,并且主根短,須根和側根發達。BIK植物在磷酸鹽缺乏的環境中生長會出現花青素含量增加、活性氧降低和磷酸鹽饑餓誘導基因的表達下調的現象。這些結果揭示BIK1是磷酸鹽饑餓應答基因,其功能是在擬南芥中對磷酸鹽平衡進行負調節。(BMC Plant Biology
     
     
    揭示五價砷對植物的毒害機制
     
    砷作為危害性位居首位的污染物,屬于第一類致癌物質,廣泛存在于自然界中,主要以五價氧化態砷酸鹽(AsO43-)和三價還原態亞砷酸鹽(AsO33-)的形式存在,其中五價砷酸鹽可以通過磷酸鹽轉運蛋白進入生物細胞內。研究人員通過解析擬南芥的一個多磷酸肌醇激酶功能缺失突變體atipk1對砷脅迫的響應,深入了解了五價砷對植物的毒害機制。相對于野生型擬南芥,atipk1突變體植株中植酸含量明顯降低,但具有更高的內源無機磷含量。由于無機磷和砷酸鹽存在競爭性關系,增加外源磷可以提高植物對五價砷的抗性、減少砷的吸收;然而,內源無機磷含量較高的atipk1卻對五價砷脅迫變得更加敏感,而且其抗性還存在砷價態的特異性。該研究表明植物內源磷代謝平衡和五價砷毒害之間存在密切關系,同時為深入探究砷的毒害機制與磷代謝的關系提供了新的視角。(Plant, Cell & Environment
     
     
    研究揭示植物如何感受到電場
     
    植物、動物和人類細胞都是以電信號來實現內部交流的。人類和動物的細胞利用電信號來驅動肌肉,而植物也同樣會發送電信號,尤其是當其受到傷害或者受到昆蟲的危害時。研究人員發現植物中鈣離子通道可被鈣離子和電場激活的,并確定了這一離子通道的表達基因。植物受到傷害時,該通道激活狀態的植物體會一直處于警戒狀態,并且對昆蟲的威脅也是極度敏感的。(Plant Biology
     
     
    水稻聯會復合體相關蛋白研究進展
     
    減數分裂過程中,聯會復合體作為同源染色體間形成的特有結構,是區別有絲分裂與減數分裂的主要特征。不同物種間結構高度保守的聯會復合體,為同源重組提供了框架平臺,對于減數分裂的正常進行起著不可或缺的作用。研究人員在水稻中鑒定出一個新的聯會復合體中央元件P31comet,在水稻減數分裂過程中,P31comet與橫絲蛋白ZEP1共定位于聯會復合體中央,并且P31comet與該實驗室已報道的聯會復合體中央元件組分CRC1相互作用,說明P31comet很可能通過CRC1參與水稻聯會復合體組裝。同時,P31comet基因突變會影響性母細胞DNA雙鏈斷裂的形成,表明P31comet又是一個同源重組的起始因子。相關研究為全面解析P31comet的生物學功能發揮了重要作用。(PANS

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