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    生物技術前沿一周縱覽(2017年6月23日)

    2017-06-23 14:49 | 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(2017623日)


    水稻優先為葉綠素植烯側鏈的合成提供底物

     

    葉綠素是最重要的有機化合物,而植烯來自于葉綠體中的GGPP,但是GGPP同時也是植物三種激素(赤霉素、脫落酸、獨腳金內酯)以及類胡蘿卜素等重要生理物質的合成前體。研究人員發現在擬南芥和水稻中對GGPP的競爭存在主次之分。通過對GGPPS的研究發現,其可以在葉綠體基質中形成同源二聚體,而在類囊體中與GRP蛋白組成異源二聚體。酶活分析、晶體結構解析和點突變研究的結果證明異源二聚體結合能力更強,且酶促活性更高、反應更專一。根據對突變體植株的研究表明,水稻利用GRP調控GGPPS在同源和異源二聚體之間的分配,并以此調配GGPPS在葉綠體基質和類囊體上的分布和酶活。該研究還進一步證實,葉綠素的生物合成有賴于在類囊體上由GGPPS/GRP異源二聚體所產生的GGPP。(PNAS

     

     

    CRISPR-Cas9在水稻中的基因組編輯效率提高3-7

     

    基因編輯因不同物種、靶位點、轉基因方法和CRISPR/Cas9構建而有所差異,因此,作物中發生的傳遞模式仍然需要進一步探索。CRISPR-Cas9系統已經廣泛應用于基因組編輯。但是該系統在進行基因組編輯時,除需要特異識別靶序列之外,還需要特異識別一段NGG的鄰近核苷酸序列,這大大限制了該系統的編輯位點選擇范圍。最新研究通過優化sgRNA的結構以及使用水稻內源性強啟動子來驅動VQR變體的表達,成功將CRISPR-Cas9-VQR系統的編輯效率提高到了原有系統的37倍。(Plant Biotechnology Journal

     

     

    植物病毒傳播的“秘密通道”被揭示

     

    長期以來,通過帶毒煙粉虱取食植物,把病毒傳播到健康植株,是科學家們公認的雙生病毒傳播途徑。過去50年間,曾有多位科學家提出,病毒是否會在煙粉虱“母嬰”間垂直傳播呢?但是,大部分研究并不支持帶毒煙粉虱可以通過卵把雙生病毒傳給自己的后代成蟲。研究人員通過解剖上千頭煙粉虱并反復試驗后,確認煙粉虱成蟲的生命周期為30天左右,只有已懷有大量成熟卵子的成蟲才能高效垂直傳播病毒。予以植物致命一擊的植物雙生病毒,會借助其媒介昆蟲——煙粉虱的繁衍,讓其傳播力倍增。PNAS

     

     

    科研人員合作發現NF90/NF110對環形RNA表達調控和功能作用的新機制

     

    研究通過全基因組篩選發現了一系列與環形RNA生成加工等密切相關的反式作用蛋白因子,包括與抗病毒免疫相關的NF90NF110等,揭示其通過結合兩側內含子配對序列進而促進環形RNA產生的機制,并闡明環形RNA通過與NF90/NF110的競爭性結合在抗病毒免疫過程中發揮重要功能作用(Molecular Cell

     

     

    揭示細胞分裂和干旱響應新機制

     

    干旱脅迫是影響植物生長發育的主要因素,也是制約農業生產的重要原因之一。研究人員應用正向遺傳學的方法篩選到dtm1drought tolerance mutant1)突變體,該突變體具有明顯的耐旱性,且dtm1的耐旱并不是通常已知的ABA 依賴機制,其耐旱表型是由CDKC;2突變引起氣孔密度下降造成的。同時,突變體由于細胞分裂增強而表現為葉片、花瓣和莖等器官明顯變大和種子收獲量增加,暗示該基因突變提高了植物生長和耐逆能力。進一步的研究表明CDKC;2調控了細胞周期和氣孔發育相關基因的表達。(The Plant Journal

     

     

    荒漠生態系統生物量與土壤水分動態耦合研究獲進展

     

    土壤水分在調控植被時空分布格局并影響氣候-土壤-植被系統的復雜動態過程中起關鍵作用。準確認識生物量與土壤水分的動態耦合特征,是揭示荒漠生態系統穩定性及可持續性的基礎。研究人員基于長期觀測資料,刻畫了研究區隨機降水的泊松分布特征,并在綜合考慮植物冠層對降水截留、植物根區土壤導水率及持水性能的基礎上,確定了耦合土壤水分調節作用的單位生物量增長和損失因子、單位生物量蒸騰耗水等關鍵參數,界定了生物量、土壤水分的穩態及瞬態變化范圍,揭示了生物量-土壤水分動態非線性變化的概率分布規律,構建了耦合土壤水分的生物量動態隨機微分方程,預測了降水格局變化情景下生物量和土壤水分的變化趨勢。(PNAS

     

     
    揭示富營養化對有機污染物生物地球化學過程的間接影響機制

     

    富營養化是國內外眾多水體正面臨的重大環境問題之一;有毒持久性有機物(POPs)污染是國內外眾多水體正面臨的另一個重大環境問題。研究人員以太湖和多環芳烴(PAHs)為例,通過對春季、夏季及冬季全湖大氣、水體、浮游生物及表層沉積物中多環境指標的同步監測,首次揭示了富營養化對水體POPs的大氣-水界面交換通量、沉降通量及其在表層沉積物和水體中賦存的間接影響機制。首次發現藻類的生命循環過程對表層沉積物及水體中POPs生物地球化學過程有重要影響(春季藻類從表層沉積物復蘇進入水體降低了表層沉積物中PAHs濃度,但增加了水體PAHs的濃度;冬季藻類沉降冬眠增加了表層沉積物中PAHs濃度);長期富營養化顯著增加了水體pH值,降低了沉積物有機質和溶解有機質的芳香性以及藻類細胞表面的疏水性,因而降低了沉積物、溶解有機質及藻類對PAHs的富集,降低了PAHs的沉降通量及在表層沉積物中的富集,但增加了整個水體PAHs的總濃度和自由溶解態濃度,進而促進了各季節大氣-水界面PAHs的揮發;因藻類水華漂浮于水體表面,沉降的有機質比例隨藻類生物量增大而降低,因此PAHs沉降通量及每日沉降量隨藻類生物量增大而降低。 (PNAS)

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