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    生物技術前沿一周縱覽(2017年8月18日)

    2017-08-18 16:01 | 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(2017818日)

    小麥穗型調控分子模塊解析取得新進展

     

    小麥是世界上最重要的糧食作物之一,在我國糧食安全中發揮著重要作用。研究人員利用前人篩選出的我國小麥微核心種質,通過轉錄組關聯分析和基因共表達網絡分析的策略研究了幼穗發育的基因表達調控網絡,并驗證了其中的關鍵因子在穗粒數調控中的作用。研究結果得到了多個與穗粒數相關的核心共表達模塊。研究人員對其中10個基因進行了過表達分析,發現過表達基因TaTFL1可以延長幼穗分化時間,增加小穗數、小花數和穗粒數;過表達基因TaPAP2, TaVRS1可以縮短幼穗分化時間,減少小穗數、小花數和穗粒數。以上研究結果為研究人員進一步解析小麥穗發育的遺傳調控提供了理論基礎,并對有效利用與穗粒數相關的分子模塊進行了初步技術驗證。(Plant Physiology)

     

     

    研究揭示葉片低光光合效率與生物產量的關系

     

    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

     

     
    破譯植物組蛋白特有的修飾位點

     

    組蛋白包含著生命個體生長、發育的信息,這些信息通過組蛋白上的不同修飾位點以及不同組蛋白變體來完成功能。與動物不同,植物的個體生命始于一粒種子,處于未分化的狀態。如果組蛋白修飾包含了生物發育過程的信息,那么動、植物中或許存在組蛋白上特異的修飾位點,并調控著各自特有的生長發育進程。研究發現擬南芥的磷酸激酶MUT9P-LIKE-KINASE (MLK4)能夠磷酸化組蛋白H2A95位絲氨酸,該絲氨酸位點僅存在于部分藻類、以及陸生植物的苔蘚、蕨類、祼子植物和被子植物中,而在酵母、果蠅、或哺乳動物(人、小鼠)中沒有發現該位點,表明是植物中特異的組蛋白位點。(The Plant Cell




    植物基因組編輯研究綜述

     

    序列特異性核酸酶使得基因組編輯成為可能,快速推動了基礎和應用生物學的發展。CRISPR-Cas9系統自出現以來,作為可轉化植物的基因組編輯工具已得到廣泛應用。植物中進行精準基因組編輯的需求極其迫切,尤其是對于那些難以轉化的物種。目前,新開發出來的Cas9變體、新型RNA導向的核酸酶、堿基編輯系統和無DNACRISPR-Cas9遞送方法都為植物基因組工程提供了前所未有的機遇。研究人員最近發表文章綜述了植物基因組編輯的現狀,重點關注由于植物基因組編輯的自身特點)所帶來的特殊挑戰和機遇,并介紹了新近發展出的基因組編輯工具、方法及其在植物中潛在的應用。文章最后還展望了植物基因組編輯的前景和未來方向。Nature Plants

     

     

    科學家發現RNA甲基化調控精子發生新機制

     

    研究團隊首先利用CRISPR-Cas9技術構建了生殖細胞中條件性敲除Mettl3的小鼠,揭示了Mettl3條件性敲除小鼠的雄性不育和睪丸變小的表型,進一步研究表明Mettl3敲除導致小鼠睪丸精原細胞分化異常,減數分裂起始受阻。在獲得Mettl3敲除小鼠不育表型之后,發現Mettl3缺失導致精子發生(包括精原干細胞維持、分化和減數分裂等)相關基因的表達改變。結合單堿基分辨率的m6A-miCLIP測序發現,Mettl3介導的m6A修飾調控精子發生相關基因的可變剪接,從而導致精子發生過程異常。

    該合作研究團隊在前期合作研究中發現了miRNA介導的RNA甲基化修飾m6A甲基化位點選擇性機制(Chen et al. Cell Stem Cell 2015),上述Mettl3介導的m6A調控精原干細胞分化和減數分裂起始機制的闡明,為進一步研究RNA甲基化調控的生物功能和RNA表觀遺傳提供依據,為研究與正常生理或異常病理生命活動關聯分子機理提供新的表觀調控研究方向。Cell Research

     

    Tigliane類天然產物研究取得進展

     

    大戟科和瑞香科植物中廣泛存在的Tigliane類二萜是一類具有獨特5/7/6/3四環骨架的天然藥物。研究人員對大戟屬植物蒿狀大戟(Euphorbia dracunculoides)的研究,新發現了一個具有新型碳骨架的Tigliane類二萜,它具有6/6/3-三環合并2-甲基-2-環戊烯酮的內酯結構。研究通過廣泛的NMR數據分析、ECD計算實驗確定了其精確構型,發現它與蒿狀大戟中的一個Tigliane類主要成分3(Tetrahedron, 2015, 71(34), 54845493)有很高的結構相似性,據此,研究組提出了該化合物可能的生源合成機制,主要經由堿催化下的retro-aldol開環,氧化和酯化三個步驟 。據此可能的生源合成機制,研究組開展了化合物1的仿生轉化研究,在系列失敗的嘗試后,研究組意外得到了另一個具有新穎5/5/6/3四環骨架的一降二萜。研究同樣通過NMR數據分析、ECD計算及X-ray衍射實驗證實了其確切結構。接下來,研究組對化合物2的合成轉化機制進行了探索,發現它可能是由前體3在強堿NaH的作用下拔氫形成醛中間體,再經由串聯的Michael加成形成5/5/6/3四環母核,最后形成的烯醇中間體與單線態氧發生1,2-環加成,以甲酸的形式失去一個碳原子。其中,關鍵步驟與氧分子的1,2-環加成由模式醛類化合物與18O2的標記實驗進行了驗證,填補了此類反應機理提出幾十年來缺少直接證明的空白。Organic Letters 

     

     

    大豆circRNA種類及功能

     

    大豆是一種古老的四倍體,大多數大豆基因是具有多個拷貝的旁系同源基因。研究利用高通量測序技術共鑒定出大豆5372circRNAs,其中約80% 的circRNA是由旁系同源基因產生的旁系同源circRNAs。盡管旁系同源基因序列具有高度同源性,旁系同源基因也可產生不同表達模式的不同的旁系同源circRNAs。數據分析結果顯示,2134circRNA經模擬預測后靶向92miRNA。 circRNAscircRNA異構體在大豆中表現出組織特異性表達模式?;?span lang="EN-US">circRNA宿主基因的功能,大豆circRNAs可能參與許多生物過程,如發育過程,多重生物過程和代謝過程等。 (ResearchGate)

     

     

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