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    生物技術前沿一周縱覽(2018年5月11日)

    2018-08-21 14:40 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽(2018年5月11日)

     生物技術前沿一周縱覽(2018511日)

     

    繪制小麥A基因組測序和精細圖譜

     

    小麥是全球最重要的糧食作物之一。研究人員通過構建A基因組BAC文庫和BAC測序,結合全基因組PacBio測序以及最新物理圖譜構建技術(BioNano10x Genomics),最終完成了烏拉爾圖小麥材料G1812的基因組測序和精細組裝,繪制出了小麥A基因組7條染色體的分子圖譜,注釋出了41,507個蛋白編碼基因。發現在小麥基因組中參與春化和開花的REM類轉錄因子基因有明顯擴增。(Nature

     

     

    小麥籽粒蛋白含量相關基因研究獲進展

     

    小麥作為世界第三大糧食作物,提高其蛋白質含量,是各國小麥育種家的主要目標。研究人員利用西南麥區115份小麥品種(包括地方品種64份,育成品種51份),通過三年兩點的表型測定,發現地方品種的蛋白含量極顯著高于育成品種,千粒重則相反。依據水稻OsAAP6同源克隆了小麥TaAAP6-3A、3B、3D三個基因,其中TaAAP6-3B 出現了兩種等位變異,TaAAP6-3B-Ⅰ和TaAAP6-3B-Ⅱ。通過順式作用元件、表達模式分析結合5個環境的表型關聯分析顯示,相比于TaAAP6-3B-Ⅱ,具有TaAAP6-3B-Ⅰ的品種籽粒蛋白含量更高。利用開發的分子標記,在自然群體和F2遺傳群體中獲得了同樣的結果。 此外,115份小麥品種中,地方品種TaAAP6-3B基因位點的SNPs多態型明顯比育成品種的豐富,說明TaAAP6-3B可能在長期的人工選擇過程中受到了選擇壓力,代表高蛋白、低千粒重的基因型TaAAP6-3B-Ⅰ被人為選擇掉了,這表明該位點可能為重要的馴化位點。該研究為小麥品質育種提供了重要依據。(BMC Plant Biology

     

     

    植物如何劃地界

     

    植物生空間小將影響正常生長。研究團隊設計了一個實驗,讓玉米幼苗的葉子被短暫地觸碰,以模擬來自鄰近植物的天然刺激。使用水培生長系統,研究人員能夠收集來自植物根部的所有分泌物。然后他們制備兩種不同的生長溶液來種植新的幼苗:一種來自之前觸碰過的植物,另一種來自未觸碰的對照。研究小組發現,玉米幼苗在未觸碰的對照溶液中明顯長勢良好。植物之間的地面接觸而引起的變化可能作為預測未來競爭對手的線索,從而影響地下的相互作用。PLOS ONE

     

     

    -溫信號整合機制

     

    對于植物而言,光照與溫度是兩個非常重要的環境因子。研究人員前期研究克隆了擬南芥EPP1基因,該基因編碼的染色質重塑因子PKL能通過與多種不同轉錄因子互作抑制光形態建成及調控溫度形態建成。近日,研究人員在前期工作基礎上,克隆出EPP2基因。該基因編碼一個轉錄輔助因子SEUSSSEU)。研究發現,EPP2/SEU能夠響應紅光、遠紅光和藍光等光信號,是植物光形態建成的負向調控因子;同時,EPP2/SEU能調控對環境高溫(28°C)的生理反應,是溫度形態建成的正向調控因子。進一步研究發現,SEU全長蛋白具有轉錄抑制活性,但因其C端具有很強的激活能力,不僅能與光-溫信號的關鍵轉錄因子PIF4直接相互作用,也可以結合到多個參與生長素合成及信號轉導基因的啟動子上并激活其表達;SEU結合下游基因不依賴于PIF4,而PIF4激活相關基因的表達則依賴于SEU;SEU的突變能夠導致生長素含量顯著下降,表明其通過調控生長素的合成而影響形態建成。Molecular Plant

     

     

    病原細菌致病網絡

     

    植物細菌病害是植物和農作物最難防治的一類病害,長期以來缺乏可靠的防治手段。研究人員以模式植物病原細菌丁香假單胞番茄變種為材料,在分離鑒定效應蛋白的基礎上,構建了一系列的突變體材料,同時引入新的克隆和轉化技術,創新性的搭建了一套研究致病效應蛋白組學的天然體系。利用這一體系對模式細菌致病蛋白組進行了高通量、系統性的解析,發現了特異性作用于病理過程的效應蛋白。此方法體系不僅可以應用于相近植物病原細菌致病效應蛋白組學的研究,還可以為人體和動物病原細菌學提供思路和應用平臺,為更有效的尋找細菌病害防控靶標奠定基礎。(Cell Reports

     

     

    病原菌對宿主蛋白進行新型泛素化修飾的分子機制

     

    泛素化修飾調控著真核細胞幾乎所有的生命活動。研究人員通過大量的嘗試,成功獲得了SidE在其兩步催化反應中,與ubiquitin及其配體的高分辨率晶體結構。SidEapo結構表明,mART結構域和PDE結構域的催化口袋互相遠離并朝向不同的方向,提示這兩個結構域的催化過程是相互獨立的;同時這兩個結構域又通過一段保守的基序緊密結合,當喪失這種相互作用時,兩個結構域的活性都受到了影響。mART結構域與ubiquitin及輔因子NAD的復合物結構顯示,mART結構域利用其表面的一個高度保守區域參與結合ubiquitin,而這個互作界面非??拷?/span>mART的催化中心;ubiquitinC末端tail則貢獻了其主要的結合位點,尤其是第72位及74位的精氨酸緊密結合到mART結構域的酸性氨基酸形成的口袋里;NAD則結合于mART結構域經典的R-S-E motif上,其煙酰胺基團則朝向ubiquitin42位精氨酸方向,等待著催化形成ADPr-Ub。PDE結構域與ubiquitinADP-ribose的復合物結構表明,ubiquitin結合于PDE結構域催化口袋的一側,其Lys6-Thr9這段區域及His68貢獻了主要的結合位點,Arg42朝向PDE結構域的活性中心;PDE結構域在結合了ubiquitin后會產生局部的構象變化,以利于催化的進行。以上所有參與結合及催化的關鍵氨基酸,研究人員均利用突變體實驗進行了酶活驗證。此外,研究人員還發現SidE家族蛋白對底物的識別不依賴于底物蛋白的特定三維結構,只要底物蛋白上含有能夠進入SidE催化口袋的絲氨酸,那么均可被泛素化修飾。(Cell

     

     

    科學家發現長非編碼RNA調控學習記憶新機制

     

    神經元活性依賴的新蛋白合成對學習記憶過程至關重要,核糖體的生物合成則是細胞內蛋白質翻譯的關鍵限速步驟,其合成主要的場所是在細胞核的核仁部位。研究組首次鑒定了一個核仁特異表達的長非編碼RNA LoNA,可以同時調控核糖體的關鍵成分——核糖體RNA的轉錄以及轉錄后甲基化修飾兩個過程。通過影響核糖體DNA的表觀遺傳修飾以及RNA轉錄酶在DNA上的附著來影響其轉錄水平,以及轉錄后甲基化修飾兩個層面影響核糖體的生物合成,最終影響蛋白尤其是突觸相關蛋白的翻譯。研究揭示,在阿爾茨海默癥的模型小鼠中敲低LoNA可以顯著恢復核糖體RNA的水平,同時減輕模型小鼠的學習記憶障礙。(Nature Communications

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