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    生物技術前沿一周縱覽(2018年5月18日)

    2018-08-21 14:39 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽(2018年5月18日)

     生物技術前沿一周縱覽(2018518日)

     

    植物細胞質類受體激酶綜述

     

    植物通過其細胞表面的受體蛋白來感知并響應各種信號分子,受體激酶(Receptor Kinase, RK)是植物細胞受體的最主要組成部分。受體激酶由負責感知信號的胞外結構域、單次跨膜結構域和胞內激酶結構域組成。植物受體激酶通過感知各種內源激素和多肽信號來協調生長發育過程,如BRI1能夠識別油菜素內酯并調控生長發育。受體激酶還能夠感知和響應自然環境中的各種病害入侵和非生物脅迫環境,例如FLS2通過識別病原細菌鞭毛蛋白并激活植物免疫反應。植物細胞內存在大量細胞質類受體激酶(Receptor-like Cytoplasmic Kinase, RLCK)家族蛋白,這類蛋白與受體激酶的胞內結構域極為相似,但缺乏胞外結構域。越來越多的研究發現,細胞質類受體激酶與受體激酶結合在一起,通過磷酸化接力,實現對下游信號途徑的調控,是受體激酶調控細胞活動的核心樞紐。(Annual Review of Plant Biology

     

     

    高等植物光系統I損傷新機制

     

    光系統I是高等植物光合機構的重要組分,傳統理論認為光系統I損傷的發生主要是因為電子大量堆積在光系統I的電子受體上,造成光系統I反應中心的過度還原,進而導致1O2O2-的產生并引起光系統I損傷。研究人員解析了蔭生林下樹種九節和滇南九節的光系統I損傷機制。研究發現:①光系統I損傷程度并不受光系統I反應中心的氧化還原態的影響;② 引起光系統I損傷的氧化自由基形成位點是在葉綠體基質內,而不是在類囊體膜內。這些實驗結果證實九節和滇南九節的光系統I損傷機制與擬南芥等模式植物完全不同,表明了高等植物光系統I損傷機理的多樣性與復雜性。為了進一步證實研究人員發現的植物光系統I損傷新機制,申請人使用生長在蔭生條件下的鐮葉腎蕨開展研究,結果發現鐮葉腎蕨同樣存在這種新的光系統I損傷機制。這些研究表明光系統I損傷機制可能和植物長期進化而來的生長習性相關,一些蔭生植物的光系統I損傷機制與模式植物存在重大差異。(Photosynthesis Research

     

     

    水稻土微生物殘留物對氮素的響應研究獲進展

     

    微生物是土壤有機碳轉化的重要參與者,其通過合成代謝作用將有機碳轉化為自身細胞組成,待其死亡后以微生物殘體形式在土壤中積累。研究人員以13C-水稻秸稈為碳源,研究了水稻土0-1cm1-5cm土層中微生物代謝產物(氨基糖)對氮素((NH4)2SO4)的響應過程。結果表明,添加無機氮能夠顯著增加0-1cm土層內微生物利用外源碳合成的氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸的含量,而在1-5cm土層中并沒有類似結果。此項研究指出在水稻土中由于不同層次含氧量不同,造成微生物對碳氮的利用、轉化與循環差異,其結果為稻田生態系統微生物殘留物固碳的氮素調控提供科學基礎。(Biology and Fertility of Soils

     

     

    亞洲玉米螟為害大田玉米誘導產生防御反應的分子機制

     

    玉米受蟲害影響后會產生對昆蟲具有忌避、拒食或(和)毒殺作用的直接抗蟲物質,如苯并惡嗪酮類物質,也會產生引誘害蟲的捕食性或寄生性天敵的間接抗蟲物質,如吲哚、萜烯等。研究人員利用短期飼喂、兩性生命表以及寄生蜂行為選擇等試驗證明了玉米品種京科968在受到亞洲玉米螟為害誘導后會產生抑制亞洲玉米螟生長發育的直接防御反應,也能產生吸引其寄生性天敵腰帶長體繭蜂的間接誘導防御反應。該研究還從基因表達、苯并惡嗪酮類物質、植物激素及揮發物的含量變化等方面進一步揭示了亞洲玉米螟為害玉米誘導防御反應相關的生理生化及其分子機制。該研究結果為利用誘導防御反應控制亞洲玉米螟提供了科學依據。(Plant Biotechnology Journal
     

     

    合成生物學助力藥物研發應用提質增速

     

    水溶性和代謝穩定性是確保藥效(包括臨床藥物、農藥和獸藥)關鍵因素。研究人員從真菌中發現了能夠對多種苯胺類和酚類藥物前體進行甲基糖基化的新型糖基轉移酶和甲基轉移酶,并創新性地將兩個酶的功能集成起來,構建合成生物學功能模塊,在制藥領域有重要的應用價值和廣泛的應用前景。(PNAS

     

     

    洞庭湖濕地植被種間關系研究取得進展

     

    濕地植被種間關系是濕地生態學主要研究內容之一。環境梯度假說(Stress-gradient hypothesis)認為,隨著環境梯度的增加,植物種間競爭強度逐漸減弱,甚至會轉化為促進作用。研究人員在研究了不同淤積強度及不同地下水位對濕地植被種間關系影響的基礎上,以洞庭湖濕地植物短尖薹草和辣蓼為研究對象,研究了不同水位(0cm15cm)和基質空間異質性(上沙下泥、混合基質和上泥下沙)條件下種間關系的變化規律,并揭示了濕地植被生態化學計量特征與種間關系變化的相關性。結果表明,在上沙下泥和混合基質中,15cm水位下兩植物間的競爭作用轉變為促進作用。短尖薹草的存在明顯促進了辣蓼的生長,并且這種促進作用不受基質類型的影響。而辣蓼對短尖薹草的促進作用僅發生在上沙下泥的基質環境。0cm水位條件下,二者間關系表現為明顯的競爭作用。辣蓼總氮、總磷和氮磷比在高水位條件下明顯高于低水位條件,且在上泥下沙基質下明顯高于其他兩種基質類型。短尖薹草總氮和總磷最高值分別出現在上沙下泥和上泥下沙的基質類型。短尖薹草氮磷比在上沙下泥基質條件下明顯高于其他兩種基質,且高水位條件下明顯高于低水位條件。(Freshwater Science

     

     

    國家納米中心在CRISPR納米遞送研究中取得進展

     

    CRISPR/Cas9系統作為基因編輯技術的弄潮兒,具有巨大的潛在應用。研究人員發展了基于金納米顆粒-脂質體體系的光控釋放納米遞送系統。他們將金納米顆粒表面修飾TAT多肽,使納米顆粒表面帶正電荷,能夠和帶負電荷的表達Cas9蛋白和引導RNA的質粒(Cas9/sgRNA plasmid)結合,形成一個整體上帶負電荷的“納米核”,再在該“核”外包裹帶正電荷的脂質體層(DOTAP, DOPE, Cholesterol)以及PEG2000-DSPE,形成一個具有核殼結構的納米顆粒。該納米顆??梢酝ㄟ^細胞的胞吞及溶酶體逃逸途徑進入細胞漿,在514納米激光照射下金顆粒和TAT之間的金-硫鍵被打開從而將修飾在金顆粒上的TAT多肽解離下來,與TAT多肽通過靜電相互作用結合的Cas9/sgRNA plasmid也隨之解離下來并在TAT多肽的指引下穿過細胞核膜進入細胞核。利用該納米載體,研究組在體外體內實現了對腫瘤癌基因polo-like-kinase-1(Plk-1)的靶向敲除并有效控制了腫瘤的生長和轉移。(Angew Chem Int Ed)

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