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    生物技術前沿一周縱覽(2017年1月13日)

    2017-01-13 11:12 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    生物技術前沿一周縱覽(2017113日)


    發現可調控水稻分生組織發育的轉錄因子

     

    對高等植物而言,莖尖分生組織是所有地上部分的起源,水稻莖尖分生組織決定了株高、穗長、分蘗數等重要農藝性狀。植物分生組織受多條信號通路的調控,其中Argonaute家族基因AGO1AGO10通過調控下游HD-ZIP III基因的表達水平和表達模式,在維持植物分生組織活性和側生器官發育上發揮重要作用,是植物分生組織調控網絡中的重要節點。研究發現,過量表達轉錄因子LBD12-1引起水稻株高降低并伴隨葉片和花藥發育異常。鹽脅迫下LBD12-1表達上升,并直接結合在AGO10啟動子上抑制其轉錄,從而阻礙莖尖分生組織的生長。該研究加深了對植物莖尖分生組織調控機制的理解,具有重要科學意義。(Plant Physiology)

     

     

     植物抗蟲能力隨年齡增長逐年增強

     

    從發芽生長到開花結實,植物要面對不同種群、日益頻繁的害蟲侵襲,而過于活躍的防御反應大量消耗物質與能量,影響植物正常的生長發育。研究人員實驗發現隨著年齡增長,植物的“免疫系統”反而對蟲咬、病毒感染等“外敵入侵”越來越不敏感,起不到保護作用。研究人員設計一系列實驗追尋緣由。茉莉素是最重要的植物抗蟲激素,在正常情況下,茉莉素信號處于靜止狀態,當植物遭受昆蟲襲擊時,一類被稱為JAZ的蛋白迅速降解,釋放茉莉素信號從而激發抗蟲反應。通過分析模式植物擬南芥在不同生長期的抗蟲能力,發現防御響應由強變弱,但抗蟲性卻由弱變強。研究人員發現微小核酸miR156在茉莉素信號輸出過程中具有重要的調控作用。(Nature

     

     

    解析植物體內ERAD平衡調控機制

     

    內質網相關的蛋白質降解(ERAD)是一種位于內質網的特殊的泛素蛋白酶體降解途徑,在清除生物體內非正確折疊或修飾的蛋白質過程中發揮重要功能。HRD1復合體和DOA10復合體是參與真核生物ERAD過程的兩大關鍵復合體,研究人員通過試驗證明,生物體在正常生長情況下,體內錯誤折疊蛋白含量較低,HRD1通過直接泛素化并降解UBC32DOA10復合體成員)保證ERAD活性處于較低水平。這是植物體內ERAD平衡的首例報道,同時研究組還證明該調控過程在動物中保守存在。研究人員深入研究發現UBC32作為泛素結合酶可以反向調控HRD1復合體的組分AtOS9。UBC32直接負調控AtOS9的蛋白穩定性。這個發現與近期哺乳動物中的研究相互印證了高等生物中HRD1DOA10兩個復合體之間存在相互拮抗的效應,進一步加深了人們對高等生物體內ERADERAD平衡的認識。(Molecular Plant

     

     

     通過整合調控MVA途徑提高β-胡蘿卜素產量

     

    萜類化合物作為一類價值較高的天然產物,在醫藥、保健品、食品以及化妝品中均有重要應用。MVAMEP途徑是能夠合成萜類化合物前體IPPDMAPP的兩種重要的上游途徑,目前已有廣泛的研究。然而,在模式菌株E. coli中只存在MEP途徑,很多研究證實,在E. coli中引入MVA途徑可以增加上游的IPPDMAPP含量,從而大幅度提高萜類化合物(例如番茄紅素和β-胡蘿卜素)的產量。研究人員將來自S. cerevisiae中的MVA途徑整合到生產β-胡蘿卜素的E. coli工程菌中,并對多個關鍵基因進行了RBS庫調,成功篩選出高產β-胡蘿卜素的E. coli工程菌,β-胡蘿卜素的產量比對照提高了51%。(Microbial Cell Factories

     

     

    肉豆蔻科植物合生雄蕊柱發育研究獲進展

     

    基部被子植物肉豆蔻科隸屬于木蘭目,其花單性,雌雄異株。其雄蕊數量變異大,合生成雄蕊柱,雄蕊柱的形態具有很高的多樣性,是該科分屬的主要依據,對于研究被子植物花特別是雄蕊群的起源和進化也具有重要意義,然而對于雄蕊柱的組成及起源,一直沒有明確的認識。研究人員對肉豆蔻科代表種的合生雄蕊柱發育及結構進行對比,研究發現該科合生雄蕊柱的起源變異大,其中央不育柱來源于花托組織,或者由花原基分生組織和藥隔組織共同組成,或者由花托組織和雄蕊組成,表明合生雄蕊柱在肉豆蔻科不同屬、種中的發育是不同的且獨立演化的。滇南風吹楠(Horsfieldia tetratepala)多個雄蕊共用一個維管束,揭示雄蕊數量存在次生增長。(Botany)

     

     

    Cas9基因組編輯技術研究取得進展

     

    CRISPR/Cas系統是細菌針對噬菌體和質粒DNA入侵進化形成的一種獲得性免疫系統,廣泛存在于眾多原核生物基因中。CRISPR/Cas主要分為TypeI、TypeIITypeIII三種類型。經過改造的Ⅱ型CRISPR/Cas9系統能夠利用RNA介導的DNA靶向功能對多種生物基因組的任意區域進行編輯。CRISPR/Cas9系統具有突變效率高、制作簡單以及成本低等特點,被認為是一種具有廣闊應用前景的基因組定點改造分子工具。研究人員利用CRISPR/Cas9技術,通過表達原件的篩選、優化與組裝,在大腸桿菌中構建了一套僅需一個質粒一次轉化的基因組快速編輯方法。通過模塊化設計,編輯質粒能夠在4個小時內實現快速組裝,大腸桿菌的基因組編輯時間也縮短到3天。(Microbial Cell Factories

     

     

    建立土壤鉀素生物有效性分級標準及方法體系

     

    鉀是植物生長所必需的大量營養元素之一,我國土壤鉀素有效性常用的指標是速效鉀和緩效鉀,這兩個指標都偏向于定性評估,準確定量還難以實現。研究團隊采用黑麥草盆栽不同強度的耗竭試驗和四苯硼鈉不同提取力化學浸提相結合的方法,建立了土壤鉀素生物有效性分級標準和體系。結果表明,根據黑麥草相對生物量和不施鉀處理黑麥草鉀素豐缺系數的相關關系、高強度耗竭情況下黑麥草的生物量、含鉀量和吸鉀量改變的拐點、四苯硼鈉浸提時土壤中有效鉀釋放速率改變的拐點,建立了土壤鉀素生物有效性定量分級體系,將土壤鉀素分為高效鉀、中效鉀、低效鉀和無效鉀四種。研究成果為準確定量評估土壤供鉀潛力和鉀素有效性,指導土壤鉀素研究和測土合理施鉀提供了重要的方法體系。Nature

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