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    生物技術前沿一周縱覽

    2013-09-14 07:42 | 作者: | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    植物生長素空間分布和器官形態建成的調控新機制
    在植物的生長發育過程中,生長激素具有非常重要的作用。生長素的含量及其在器官中的分布(空間分布)決定了植物器官的形態建成、株型以及向重性反應等生物學進程。研究人員以擬南芥為材料,發現3個轉錄因子未確定結構域--IDD14、IDD15和IDD16,協同調控葉、花及莖形態建成和向重性反應。進一步研究發現,該IDDs亞家族成員直接調控了生長素的合成和運輸基因的表達,改變生長素在植物器官內的分布,從而影響植物器官的形態建成和重力反應過程。這些研究結果揭示了植物生長素空間分布和器官形態建成調控的一個新機制。 (PLoS Genetics)

    DNA表觀遺傳調控機制
    近年來的研究指出,幾代發育細胞之間的細胞狀態信息,可能可以通過調控區域被傳遞下來。研究人員從胚胎干細胞到最終分化細胞這一細胞進程中,DNAseI 超敏感位點(DHS)的作用模型,解析了 DNA 表觀遺傳對于發育命運和細胞成熟調控的作用。這一 DHS 模式傳遞了關于細胞命運的豐富信息,其中的關聯與基因表達傳遞的信息并不相同。研究人員發現發育細胞具有與胚胎干細胞一部分相同的DHS分布,這一比例在不同的細胞類型中,隨著分化過程不斷下降,這表明發育成熟存在一種定量的基準。研究人員還發現 DNA 序列不是唯一的遺傳信息,除了基因組 DNA 外,還有大量遺傳學信息調控著基因的表達,這將有助于解析細胞表觀遺傳作用,并揭示調控 DNA 中的變化對細胞命運的影響。這將揭示細胞表觀調控機制,以及癌癥細胞的發育機制。 (Cell)

    胞外鈣信號感受及植物抗旱新機制
    鈣作為植物的大量營養元素和信號分子,在蒸騰作用的推動下,通過長途轉運從根部進入地上部位。研究人員通過高通量的離子組學篩選方法,從擬南芥快中子誘變突變體庫中篩選得到一個地上部分鈣累積量下降的突變體cau1,該突變體同時表現出氣孔閉合度增加及抗旱的表型。氣孔關閉使得蒸騰速率,鈣向地上部位的轉移以及保衛細胞外的鈣濃度得到降低。這種反饋循環調控使得植物能夠根據環境變化,動態調控氣孔運動并保持體內的水分平衡,對于培育節水抗旱植物具有潛在應用價值。(The Plant Cell)

    植物激素互作與性狀調控取得重要進展
    種子從休眠向萌發轉變是植物生命周期中的一個關鍵轉折點。種子休眠是高等植物長期進化選擇的結果,對于植物物種繁衍和渡過惡劣環境條件具有關鍵性作用。在農業生產方面,種子的休眠性能有效地防止種子成熟后在潮濕環境下穗發芽而導致產量和品質下降。前人的研究表明ABA是唯一已知的能誘導和維持種子休眠的激素。最新研究發現生長素是第二個可以誘導和維持種子休眠的激素。研究人員在研究生長素介導的植物免疫(抗病性)與生長發育的關系中發現從上游到下游的一系列生長素信號缺失突變體的種子休眠性都不同程度的減弱,而且生長素合成缺陷的突變體的休眠性也減弱了,新鮮種子很容易發芽。相反生長素合成過量突變體的種子休眠性得到了顯著的提高。研究證明生長素和ABA兩種信號途徑是誘導和維持種子休眠所必需的。這些發現拓展了種子休眠的分子調控網絡,為改良農作物種子的休眠性,解決穗發芽問題提供了新的思路。(PNAS)

    水稻基因定點改造技術取得重要進展
    水稻是單子葉植物的模式植物,是世界主要糧食作物之一。長期以來,科學家們一直想按照人類的設計定點改造特定基因以提高水稻的產量和質量,但定點基因改造技術在水稻等植物中一直沒有突破。北京大學生命科學學院瞿禮嘉教授實驗室通過密碼子優化技術,并且采用了強啟動子驅動表達,首次利用最新的CRISPR-Cas系統成功地實現了對水稻葉綠素合成基因CAO1和分蘗夾角控制基因LAZY的定點突變,效率達到80%以上。CRISPR-Cas定點基因突變技術可大大加快水稻功能基因組的研究,進而加快培育高產、高抗和優質的水稻品種,提高水稻的產量和品質。(北京大學生命科學院)

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