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    生物技術前沿一周縱覽(2017年8月11日)

    2017-08-11 10:20 | 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(2017811日)


    低光下光能利用效率是控制水稻生物量的重要因子

     

    改善冠層光合效率是提高作物產量的重要途徑。冠層光合效率由三方面決定,包括葉面積指數、冠層形態結構和葉片光合特征。研究利用基因組遺傳力(SNP-based Heritability)結合2.3M全基因組覆蓋的SNP變異信息,證明低光光合效率(Alow)具有高度遺傳性;進一步為量化低光光合效率與生物量的關系,本研究結合線性回歸模型(LRMs)和逐步特征選擇(Feature selection)方法,發現Alow在不同地點和組合的數據集中均表現出與生物量有高度相關性。同時,在11個當代商業化水稻品種中,Alow表現出很大變異,說明在人工馴化過程中,Alow未受到強烈選擇。該項研究首次揭示了葉片低光光合效率與生物產量的關系,這對未來提高水稻產量提供了全新改造靶標。(Plant Physiology

     

     

    葉片葉肉導度的物理及分子機制研究解析或進展

     

    葉肉導度用于表征二氧化碳從氣孔下腔進入到葉綠體直至被Rubisco固定這一路徑的阻力,是限制葉片葉綠體中二氧化碳濃度,進而影響葉片光合速率的重要生理參數。葉肉導度是繼氣孔導度、光合作用生化限制之后的第三大限制光合效率的重要因素。研究通過建立水稻葉片結構的三維重建,精確模擬了光和CO2在葉片內部的物理傳播和生化反應過程。研究發現,葉肉導度受四個因素控制:葉片內部光合特性的異質性、呼吸及光呼吸速率、葉綠體被膜對碳酸氫根的通透性、細胞質及葉綠體基質中的碳酸酐酶催化的CO2水化反應。該工作除了發展了精細的三維反應擴散模型之外,同時還發展了葉肉導度解析模型,為開展葉肉導度的生理、生態及機理研究提供了理論工具。(Plant, Cell & Environment

     

     
    首次發現線形雙鏈RNA病毒

     

    病毒可以侵染所有細胞生物包括原生動物、細菌、古細菌、無脊椎動物、脊椎動物、藻類、植物和真菌。在長期的進化歷程中,它們的形態特征受到環境和寄主影響,而呈現各種形態,包括球狀、桿狀、線狀等,有些病毒為裸露狀態。刺盤孢(Colletotrichum camelliae)是侵染果樹、茶等園藝作物的重要病原菌,研究人員從刺盤孢內發現了一個新的雙鏈RNAdsRNA)病毒,命名為Colletotrichum camelliae filamentous virus 1 (CcFV-1),其具有8dsRNA基因組(該病毒是國際首例具有8條基因組片段的病毒),長度范圍在9902444 bp。CcFV-1裸露的基因組RNA具有侵染性,是迄今為止國際上報道的第二例具有此特性的dsRNA病毒。CcFV-1形成特別長的絲狀病毒顆粒,長度最長達4661.6 nm,比目前報道的最長線形病毒(3500 nm)還有長1161.6 nm。(Nature Communications

     

     

     學家發現水稻高產關鍵基因

     

    上世紀70年代,日本科學家提出水稻理想株型的理論,90年代國際水稻研究所的科學家在實踐中得以應用和發展,并培育了一些株型與產量方面具有突破性提升的水稻新品系。研究人員利用國際水稻研究所培育的理想株型新品系與中國水稻品種春江06雜交后,根據其后代的遺傳信息,成功分離并克隆了一個關鍵基因NPT1,NPT1能夠調控水稻理想株型并有潛力增加其產量,將這一個基因和其他等位基因DEP1聚合導入中國現有高產水稻品種后,在現有產量基礎上還能進一步提高水稻的產量。(Cell Res

     

     

    科學家描述最早的花朵樣子

     

    近一個半世紀以來,開花植物的起源及其對全世界棲息地的快速征服一直是個謎。研究人員分析了幾乎每種開花植物的解剖學證據,以確認它們最原始的特征。將獲得的結果同來自分子分析的日期進行了校準,構建了進化樹,并且對花朵進化的最早期階段進行了建模。他們發現,最早的花朵可能擁有11個或者更多被片和雄蕊,并且通常分為3組,同時攜帶著雄性和雌性繁殖結構。和任何現存的花朵不同,它以一種獨特的方式被排列起來。第一朵花有多大目前尚不明確,它的直徑可能只有1厘米,或者不到1厘米。(Nature

     

     

    長期施用糞肥土壤中的抗生素抗性基因研究獲進展

     

    抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)可以在土壤、水體及空氣等不同環境介質中持久殘留、傳播和擴散,并通過食物鏈進入人體。研究人員利用定量PCR技術和現代分子生態學分析方法比較了豬糞、牛糞和秸稈連續還田30年對土壤ARGs的影響及其潛在因素。研究發現長期施用豬糞土壤中可檢出25ARGs,其中7ARGs的豐度顯著高于化肥處理。I型整合酶基因(intI1)常參與ARGs的水平轉移,可表征人為污染的程度,在長期施用豬糞土壤中intI1豐度顯著增加,并與受豬糞影響的ARGs豐度高度正相關。而長期施用牛糞和秸稈均未對土壤ARGs以及intI1造成實質性的影響。此外,施用糞肥土壤中Cu、ZnPb等重金屬濃度也顯著增加,與土壤ARGs以及intI1豐度顯著正相關。利用分子生態網絡分析進一步發現Firmicutes, Gammaproteobacteria Bacteroidetes可能是ARGs 的宿主細菌類群。以上結果表明,長期施用糞肥確會對土壤造成ARGs污染,尤其是豬糞;因此,有必要加強對豬糞的合理施用研究,以降低其生態風險。(Journal of Hazardous Materials

     

     

    細胞核內Net1調控TGF-β信號轉導機制

     

    NodalTGF-β超家族成員之一,在脊椎動物胚胎中內胚層誘導、神經圖式形成、原腸運動、內臟器官左右不對稱等發育過程中具有廣泛而重要的作用。研究人員在原腸期斑馬魚胚胎中系統鑒定了Nodal/Smad2信號的靶基因,其中包括鳥核苷酸交換因子Net1J Biol Chem. 2011)。Net1蛋白主要位于細胞核,少量位于細胞質,在多種腫瘤細胞中高表達,通過激活小G蛋白RhoA促進腫瘤細胞侵襲和轉移。TGF-β/Nodal靶基因可以反饋調控信號通路。例如TGF-β信號通路激活2小時,可以顯著增加SnoN的轉錄;另一方面,SnoN可以抑制Smad2Smad3的磷酸化及Smad復合體與DNA結合,是TGF-β信號通路的抑制因子。因此,作為TGF-β/Nodal信號通路的靶基因,Net1可能參與了TGF-β信號通路的調控。研究發現,在胚胎及哺乳動物細胞中敲低net1后,抑制了TGF-β/Nodal信號活性,致使中內胚層及其衍生器官的形成產生嚴重缺陷。進一步的研究表明,與Net1鳥核苷酸交換因子活性無關,定位于細胞核內的Net1通過與Smad2結合,增強Smad2招募組蛋白乙?;?span lang="EN-US">p300的能力,促進胚胎中內胚層的形成。因此,在脊椎動物早期胚胎發育過程中,Net1分別作為鳥核苷酸交換因子和適配體蛋白,整合了Wnt/β-cateninNodal/Smad2兩種極為重要的信號通路,在體軸建立和中內胚層形成過程中扮演了關鍵的角色。鑒于TGF-β、WntNet1在腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移中的重要作用,這項研究結果還為了解相關腫瘤發生發展機制及腫瘤診治方面開拓了新的思路。(Journal of Cell Science

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