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    生物技術前沿一周縱覽(11月29日)

    2014-07-07 18:38 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    胡楊基因組及其耐鹽機制
     
    胡楊(Populus euphratica Oliv.)是一種生長在戈壁鹽堿地的獨特樹種,在高鹽脅迫下仍能保持較快的生長速率和光合效率,是研究耐鹽、抗旱等機制的代表性樹種。近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所和蘭州大學、華大基因公司等單位合作,在胡楊基因組及其抗逆機制研究領域取得重要進展。胡楊基因組相對復雜,基因組雜合率約0.5%,共發現34279個編碼基因,鑒定了152個保守microRNA以及114個潛在的新microRNA。與毛白楊的比較基因組研究顯示,胡楊參與耐鹽的基因家族成員在進化過程中出現多個重復復制現象,在響應鹽脅迫的功能策略上富集大量正向選擇(positive selection)的基因,它們中的一些基因在鹽脅迫下表現顯著上調。研究提出了胡楊可能的耐鹽機制,為理解樹木適應鹽脅迫機制,加速林木的成材性和耐逆遺傳工程改良等提供了重要研究基礎。(Nature Communications
     
    5個物種奶畜乳蛋白圖譜
     
    乳蛋白是決定奶類營養品質的主要指標,為了從生物學角度闡明奶牛、牦牛、水牛、山羊和駱駝奶類的蛋白質差異,北京畜牧獸醫研究所采用蛋白質組學技術定量了這5個物種的乳清蛋白質組,鑒定了211種乳蛋白,對113個鑒定蛋白的分子功能、細胞組分和生物學過程進行了歸類,在國際上首次構建了乳清蛋白定量差異表達譜,揭示出這5個物種奶畜的乳蛋白圖譜,既解析了乳蛋白生理功能的基礎,也可作為評判奶類營養品質的依據,同時有助于從分子層次辨別不同奶畜乳蛋白的摻假問題,標志著我國科學家在奶類品質研究上取得了重要進展。 (Journal of Proteome Research)
     
    鯨類動物的基因組圖譜
     
    一個國際研究小組對4頭小須鯨、1頭鰭鯨、1只寬吻海豚和1只江豚進行了基因測序,其中小須鯨是成功破譯的第一個海洋哺乳動物的深度基因組圖譜。研究人員還將這些鯨目動物的基因與其他哺乳動物的基因進行了比較分析,從全基因組水平上提高了對于鯨類適應海洋環境的進化變化的認識。鯨魚能夠對由于缺氧、活性氧物種增加和高鹽水平引起的生理應激產生抵抗,這是鯨魚對海洋生活適應的明顯標志。研究結果顯示,鯨類動物的基因組中與調整鹽度和血壓、抗氧化及耐缺氧等功能相關的基因家族明顯擴大,跟鯨魚體毛和感覺感受器相關的基因家族明顯縮小。這些數據不僅有助于了解小須鯨的適應機制,而且也為未來海洋哺乳動物疾病控制和預防、物種保存和保護提供寶貴的數據資源。(Nature Genetics
     
    大腸桿菌基因組規模的代謝重建
     
    美國加州大學圣地亞哥分校研究人員通過對55個大腸桿菌的基因組測序,描繪了每個菌種的所有基因、反應和代謝產物,表征出大腸桿菌的核心代謝能力。對650種不同環境下的生長能力的研究顯示,每個菌種的代謝能力與它們所處的環境有關,一些獨特的代謝途徑對應菌種的致病性和特殊環境條件,由此能夠預測不同菌種在不同生境下的適應性,區分菌種間的功能差異,識別“營養缺陷型”菌種。這種重建的“代謝模型”可用于定義一個微生物物種的代謝本質,描繪出在適應過程中的特定微環境中生長的差異,并有助于開發出控制致死性大腸桿菌傳染的方法。(PNAS
     
    評價轉基因牛肉的亞慢性毒性
     
    近幾十年來隨著轉基因技術的不斷成熟和發展,其應用范圍也越來越廣泛,目前已經在實驗室成功培育了奶牛、豬、羊等多種轉基因動物。以中國農業大學開發的高效表達轉人乳鐵蛋白的轉基因克隆牛的牛肉為研究對象,通過大鼠90天喂養試驗對其安全性進行初步評價。研究中將傳統對照牛肉和轉基因牛肉分別制成凍干粉并分析其主要營養成分,將凍干粉分別按5%和10%的摻入比例配制飼料,調節其他組分的含量使飼料達到營養均衡。試驗期間每日觀察動物體征,每周記錄動物體重和進食量,實驗結束時對動物進行尿液檢查、血液細胞學和血液生化學分析,對重要臟器進行稱重并進行組織病理學檢查。結果表明,進食含有轉基因牛肉飼料的大鼠體重、進食量、尿液、血液細胞學和血生化、臟器重量及組織病理學均未產生明顯改變。本研究結果提示轉基因牛肉的食用安全性與普通牛肉無差別。本研究為轉基因動物的食用安全性評價積累了資料。(Food and Chemical Toxicology
     
    新型病毒電池
     
    提高電容量、尋找更為耐用的電極材料,一直是鋰電池研究的熱點問題。麻省理工學院(MIT)研究人員采用M13病毒組裝電極,可以提升電極的導電性,促進充電和放電時的化學反應,從而大大提升電池的性能。在病毒的幫助下,新型電池電極表面積更大,充電和放電效率更高,其能量密度能夠達到目前頂尖鋰離子電池的2-3倍,且制造工藝更加簡單、安全。該研究還處于早期階段,電解液等關鍵部分仍然有待開發。(Nature Communications
     
    基于 3D 生物打印的 5 個新領域
     
    Organovo 公司今年因其頗具革命性的與 3D 生物打印相關的組織工程平臺而備受矚目。在未來幾年里,該公司將在藥物發現方法、腫瘤以及器官移植方面為制藥工業帶來極大的革新。 3D 生物打印技術將在以下 5 個技術領域帶來重要進步。 (一)制藥、疫苗和抗毒素:藥物活性成分仍需采用傳統的制造方法,但是,精確打印的納米醫藥品是向醫學應用前進的關鍵步驟,將來 3D 打印機將實現從因特網上下載疫苗和藥物,然后利用標準化學品構建模塊在自己家中打印藥劑,當然,在此過程中還切實需要解決質量控制等問題。 (二)毛發生長:美國哥倫比亞大學的科學家發明了一項基于 3D 生物打印的技術,可以在一天內實現延遲或終止禿頂。盡管該技術目前還尚未通過人體進行測試,但是這種重大突破確實是從2D細胞環境的研究活動向 3D 條件轉化中獲得的成功。(三)骨骼:組織工程并不限于軟組織,英國諾丁漢大學的藥學教授 Kevin Shakeshaff 正在開發一種從活細胞打印替代骨骼的技術。他首先構建一個與骨骼具有相似特性的被骨細胞包裹的支架,該支架在隨后的三個月內隨著新骨骼的生長,將取代其位置并逐漸溶解。(四)動物產品(食品):利用組織工程技術生產可持續的動物產品——如肉類,看似是新奇的未來派的,然而Organovo公司卻開發了一種無需屠殺動物而生產肉類的方法。面對全球肉制品巨大的市場機會,人類日常消費的動物產品可以利用類似的技術進行生產,包括凝膠和明膠、食品添加劑用脂肪、蜜、蜜露等。(五)動物產品(非食品):動物產品不僅僅是食品,還包括皮革、鱗、動物脂肪、毛發以及更多可利用組織工程可持續生產的東西,其中皮革是商業上首要關注的目標。(生物360
     
    人工栽培草莓基因組
     
    日本研究人員破譯了人工栽培草莓品種“麗紅”的基因組,并與4種野生草莓進行了比較。野生草莓一般多為二倍體或四倍體,而人工栽培的草莓是雜交成的八倍體。因此,“麗紅”草莓約有 6.98 億個堿基對,大約為 8.7 萬個基因,遠遠大于野生草莓的堿基對數量。對八倍體人工栽培草莓的研究,是世界范圍內首次對此類多倍體物種進行的基因組分析,并有助于獲得草莓甜度、大小等經濟性狀相關的基因的認識,以開發出更好的草莓品種。(DNA Research
     
    如何延遲玉米根蟲對Bt玉米產生抗性的建議
     
    Bt玉米自90年代中期就在美國廣發種植,對主要攻擊玉米莖桿的玉米螟的防治非常有效,但另一種重要害蟲玉米根蟲(主要攻擊根部)已開始出現抗性的報告??茖W家對二者的抗性機理進行了比較研究,針對玉米螟所產生的Bt蛋白的劑量要高于玉米根蟲,這使很少玉米螟能夠存活,降低了其產生后代,特別是抗性后代的幾率;針對對玉米根蟲,由于玉米根蟲具有交配前遷移的特性,可能存活的抗性昆蟲與非抗性昆蟲交配的機會增加,從而降低了產生抗性后代的機會。為了延遲玉米根蟲對Bt蛋白產生抗性,科學家提出通過綜合害蟲管理(IPM)方式來解決這一問題:(1)輪作大豆或其他作物,打破生長季節的玉米根蟲的生命周期。(2)偶爾輪作非Bt玉米,并在種植過程中使用根蟲土壤殺蟲劑。(3)考慮使用含有不同Bt蛋白的玉米品種代替表現不佳的現有品種。(4)考慮使用包含有針對玉米根蟲的復合性狀Bt雜交種。(5)如果既不適合輪作,也沒有其他復合性狀Bt玉米可用,在一至兩個生長季中通過殺蟲劑抑制根蟲成蟲可作為一個適當的補救措施。(6)最重要的是,要通過調查玉米根蟲密度的信息,使用輪作和殺蟲劑等多種策略,實施一個長期的綜合方法來防治玉米根蟲,延遲玉米根蟲對Bt蛋白產生抗性。(Journal of Integrated Pest Management)(EurekAlert-Science News

    來源:基因農業網

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