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    生物技術前沿一周縱覽(2016年10月28日)

    2016-10-28 18:06 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    開發具有抗性淀粉(RS)的水稻品種
     
    抗性淀粉(RS)有預防糖尿病、減少腹瀉、炎癥性腸道疾病、結腸癌和慢性腎病、肝病發生的潛力。研究人員在水稻中確定了兩個關鍵的淀粉合成酶基因,它們共同調節著RS的生物合成;確定了一個有缺陷的可溶性淀粉合成酶基因(SSIIIa),其負責RS的生產,并進一步表明,RS生產依賴于Waxya (Wxa)等位基因的高表達,這在秈稻品種中是很普遍的。由于飲食和生活方式的變化,全球2型糖尿病的發病率有顯著的增加。食用抗性淀粉(RS)含量高的食物,可以幫助控制糖尿病,因為其可被小腸緩慢的消化和吸收,從而降低餐后血糖和胰島素反應。RS含量高的食物也有預防病原體感染、腹瀉、炎癥性腸道疾病、結腸癌和慢性腎臟、肝臟疾病的潛力。攝食RS可以增加飽腹感,減少熱量的攝入,有助于體重管理。因此,改善食物中的RS含量和性能,是一個重要的目標。這些研究結果有望應用于選育出熱米飯中具有改良RS的水稻品種,對于理解其他主要谷物作物中的RS生物合成,也具有重要的意義。(PNAS
     
     
    赤霉素參與水稻穗型調控新機制
     
    作為一種重要的復雜農藝性狀,水稻穗型一直以來是提高水稻產量的主要育種改良目標,其中以每穗粒數尤為重要。水稻穗粒數的發育則受到穗原基活性的調控。細胞分裂素和KNOX家族轉錄因子被報道在水稻穗原基活性的調控中起到至關重要的作用。近日,研究人員克隆到了一個控制水稻穗粒數性狀的QTL, GNP1。相較于近等基因系NIL-GNP1LT,NIL-GNP1TQ具有約56%的總穗粒數增加和約28%的實粒數增加。穗粒數的增加主要歸因于次級枝梗數目的增加,并最終導致了NIL-GNP1TQ在多地小區試驗中稻谷產量增幅5.7~9.6%,表明GNP1在作物高產育種中有應用價值。遺傳分析驗證了該基因作為一個赤霉素合成相關基因,GA20ox1對水稻穗粒數表型有貢獻。對該基因的功能分析表明在水稻穗部性狀發育調控過程中赤霉素也發揮著重要的作用;進一步的分析揭示了KNOX家族轉錄因子介導的赤霉素和細胞分裂素參與水稻穗部性狀發育調控信號間的再平衡機制。該研究為穗部性狀發育的復雜調控機理研究提供了新思路,也為高產育種提供了新策略。(PLoS Genetics
     
     
    水稻穗粒數受赤霉素調控
     
    每穗粒數是水稻改良的一個有價值的農藝學性狀,受到生殖分生組織活性的極大影響。反過來,這種活性受到轉錄和植物激素調節因子的控制,特別是KNOX蛋白和細胞分裂素。然而,由于植物激素調節因子之間串擾的復雜性,GAs在水稻這些過程中的作用以及調控網絡如何起作用,還鮮為人知。近日,科學家在水稻中確定了一個新的GA生物合成基因,并展示了其在改善粒數和糧食產量中的作用。該研究還指出,KNOX介導的細胞分裂素-GA活性再平衡機制,調節著花序分生組織的發育和維護過程,從而為高產水稻的育種提供了一種可能的工具。(PLoS Genetics
     
     
    光敏色素控制植物響應溫度及光的遺傳開關
     
    溫度一直影響著植物的生長。近日研究人員發現,植物利用光敏色素的分子白天探測光,黑暗中實際上改變了它們的功能,變成為細胞溫度計來測量夜晚的溫度。這表明光敏色素控制著響應溫度以及光的遺傳開關,來指示植物的發育。由于氣候的不斷變化,天氣和溫度變得更加不可預測,因此,發現這種光感應分子兼作為植物細胞內的溫度計,可以幫助我們培育出更堅強的作物品種。加之人口的逐年增加,據估計,到2050年農業產量將需要翻倍,但氣候變化是這個目標的主要威脅,如果利用主要作物(如小麥和水稻)對高溫的敏感(每升高一攝氏度,熱應力可使作物產量降低10%),有可能加速作物的育種,使它們對熱應激和氣候變化具有靈活的應變能力。(Science
     
     
    科學家揭示植物細胞大小和形狀的調控機制
     
    植物細胞的大小和形狀對于細胞的生物學功能乃至器官的整體形狀及大小具有非常重要的意義。表皮毛作為大部分植物地上部分表皮組織特有的結構,由于其起源和發育簡單且易于觀察,已成為從單細胞水平研究植物細胞發育的模式。細胞學的研究表明細胞骨架的動力學等參與調控表皮毛的細胞大小和形狀,然而其調控的分子遺傳機制有待進一步解析。研究人員以單細胞表皮毛為模式,通過遺傳篩選鑒定了表皮毛細胞叉數降低、大小和形狀改變的tcs1突變體。TCS1編碼了一個新的微管結合蛋白。微管聚合實驗表明 TCS1可以促進微管的聚合,參與調節微管的穩定性,從而決定細胞大小和形狀。TCS1與微管馬達蛋白KCBP直接互作,并作用在同一遺傳途徑調控細胞的大小和形狀。該研究以單細胞表皮毛為模式,發現了一個新的微管結合蛋白TCS1,TCS1與微管馬達蛋白KCBP復合體互作,從而調控植物細胞大小和形狀的新機制。該研究成果對于解析細胞形態建成的分子遺傳機理具有重要的意義。(PLoS Genetics
     
     
    tcd5影響水稻中低溫葉綠體發育
     
    植物的光合作用產物是食物的最終來源。葉片是植物進行光合作用的主要器官,而葉綠體是高等植物光合作用的主要場所。葉色突變體是一類與植物光合作用直接相關的突變體。研究人員通過篩選水稻鈷60射線突變體庫,獲得多個水稻葉色突變體,發現了一個影響水稻低溫葉綠體發育的關鍵基因TCD5,tcd5突變體表現為在低溫條件下(20℃)葉片白化、高溫條件下(32℃)葉色恢復正常的表型。這表明在低溫條件下有特定的因素調控葉綠體的發育。研究發現,在20℃下,tcd5中葉綠體和質體發育受損,類囊體膜在mid-p4階段停滯。通過圖位克隆和之后的互補和敲除實驗,研究人員發現loc_os05g34040基因控制tcd5表型。該基因編碼保守的質體定位的單加氧酶家族蛋白,在雙子葉和單子葉植物之間tcd5功能是保守的。(Journal of Experimental Botany
     
     
    植物微衛星DNA發掘與應用基礎平臺
     
     微衛星DNA,也稱為SSR,是涉及許多重要生物功能的基因組成分。研究人員開發了一套便捷高效的微衛星DNA位點鑒定及分子標記開發流程,對截至目前已完成基因組測序的110個植物進行了鑒定,已發掘微衛星DNA位點超過2600萬個,并為每個位點開發了3對引物。用戶可獲取目標物種有用的微衛星DNA位點和引物信息,以及每個位點所屬物種、位置、起止、類型、大小以及序列信息。用戶可以利用數據庫進行微衛星DNA位點在線鑒定及分子標記在線設計。該數據庫還提供了多種檢索方式和下載功能,所有數據和分析結果都可下載。(Nucleic Acids Research
     

     

     
     

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