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    生物技術前沿一周縱覽(1月3日)

    2014-07-02 22:28 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    乙酰膽堿酯酶酵母表面展示系統快速檢測農藥殘留

    有機磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑是中國使用的主要農藥品種之一,也是造成農產品污染最嚴重的農藥品種之一。酶抑制法是有機磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑最常用的快檢方法。目前主要使用的檢測酶類為乙酰膽堿酯酶,但其穩定性不足且價格昂貴。中科院上海生科院營養所王慧研究組構建了乙酰膽堿酯酶的酵母表面展示系統。表達在酵母表面的重組乙酰膽堿酯酶表現出高活性,在酶抑制法檢測分析中較市售乙酰膽堿酯酶的靈敏度更高。同時,用酵母細胞作為酶固定化載體,避免了游離酶性質不穩定、極易失活等缺點,也可使后續酶的分離純化過程更為簡易,顯著降低成本。該成果可應用于快速檢測有機磷和氨基甲酸酯類農藥在食品中的殘留。系統核心技術已獲中國發明專利授權,研發的檢測試劑盒即將在上海開展示范應用。(PLoS

    鹽生植物利用新思路

    鹽生植物是一類能夠在鹽分濃度至少200mmol/L的環境中生長并完成生活史的植物,約占植物物種總數的1%。鹽生植物是重要的植物資源,在食用、飼用、藥用、工業、保護和改造環境等方面具有開發利用價值。中國科學院新疆生態與地理研究所研究員田長彥課題組通過分析鹽生植物的特點,結合實際應用需要,在利用鹽生植物改良鹽堿地、修復石油和重金屬污染等方面提出新思路。首先,在干旱區鹽堿地改良方面,提出利用滴灌技術種植一年生真鹽生植物。在干旱區,水資源匱乏,而傳統的改良措施又消耗大量的水。真鹽生植物能夠主動吸收土壤里的鹽分,聚集在地上部,通過收獲地上部可以實現鹽堿地改良的目的。因此,利用滴灌技術種植鹽生植物可能是具有應用前景的生物改良措施。其次,在修復石油污染方面,提出鹽生植物-微生物聯合修復措施。因為在中國西北干旱地區石油污染區域,鹽生植物可為具有降解能力的根際/內生微生物提供庇護所,從而使這些微生物達到較高的種群數量并穩定維持降解作用。因此,種植鹽生植物,利用根際/內生細菌可能是修復石油污染鹽漬土的有效方法。最后,在修復鹽漬土重金屬污染方面,提出應該篩選高生物量并具有中等重金屬吸收能力的鹽生植物。因為絕大多數重金屬超累積植物不是鹽生植物,而且超累積植物的生物量普遍較低,所以無法利用這些植物有效修復鹽漬土的重金屬污染。很多鹽生植物不但耐鹽,而且還能耐受、吸收重金屬。此外,鹽分還能促進一些鹽生植物對重金屬的吸收和轉運。因此,發展鹽生植物修復技術將有助于解決鹽漬土重金屬污染問題。(Environmental Science & Technology

    西雙版納植物園篩選出小桐子基因表達分析的內參基因

    小桐子(Jatropha curcas)是較具發展潛力的生物能源植物之一。近年來,有關小桐子的基因功能研究越來越深入,但迄今為止,還沒有針對小桐子基因表達分析篩選出合適的內參基因。隨著RT-qPCR實驗技術的廣泛應用,在分析基因的表達量時選擇合適的內參基因作為參考標準顯得尤為重要。中科院西雙版納熱帶植物園能源植物分子育種組的研究人員采用RT-qPCR技術并結合qBasePLUS分析軟件,從11個常用的候選內參基因中為小桐子篩選出了適合于不同實驗樣品集(共20個樣品)的內參基因組合。研究結果表明,在不同發育階段(營養生長和生殖生長)的組織樣品集中,Actin、GAPDH和EF1α為最佳的內參基因組合;在非生物逆境脅迫(脫水脅迫和冷脅迫)的組織樣品集中,Actin、GAPDH和TUB5為最佳的內參基因組合;在單獨營養生長階段的組織樣品集中,Actin和TUB8為最佳的內參基因組合;在單獨生殖生長階段的組織樣品,GAPDH和EF1α為最佳的內參基因組合;在單獨脫水脅迫的樣品集中,TUB5和TUB8為最佳的內參基因組合;在單獨冷脅迫的樣品集中,GAPDH和Actin為最佳的內參基因組合。此外,有關脫水脅迫樣品集中內參基因組合的篩選結果也在本研究中得到標準化驗證。不同的實驗樣品集應選擇相應的內參基因組合作為基因表達量分析,本研究結果對小桐子基因功能研究中的基因表達分析具有很大的參考價值。(International Journal of Molecular Sciences

    蝗蟲散居型和群居型之間轉變的機制有助于蝗災可持續治理

    蝗蟲是一種世界性的農業害蟲。它們危害的特點在于周期性的種群大爆發,并能長距離遷飛。多年研究表明,蝗蟲從散居個體轉變成喜歡群體生活的個體,是飛蝗形成大規模群體、長距離遷飛和成災的生物學基礎。因此,理解蝗蟲散居型和群居型之間轉變的機制,有助于蝗災可持續治理新策略和新方法的開發。近些年來,有關蝗蟲型變機制的認識,在不斷加深。尤其是在飛蝗型變的分子調控機制方面,中科院動物研究所研究員康樂研究組從2004年利用基因組學、代謝組學、生物信息學以及基因操作等方法,揭示了飛蝗型變中行為調控的分子機理,勾勒出調控蝗蟲型變的分子調控網絡。這些系列性論文的發表,引起國際同行的高度關注。因此,《昆蟲學年評》》雜志邀請康樂撰寫了有關蝗蟲型變分子調控機制的綜述性文章。這篇文章從蝗蟲型多態現象的進化、型變的分子基礎、型變的分子調控機制、型變的表觀調控、以及展望等六個部分闡述了近十年來蝗蟲型變分子調控機制的研究進展。綜述中,大部分重要發現均來自康樂領銜的研究組。例如,嗅覺調控分子CSP和takeout、神經遞質分子多巴胺的代謝通路、肉堿類小分子代謝物、免疫應答分子、small RNA等重要的功能分子或者基因,為理解蝗蟲型變過程中行為、體色和免疫能力的變化機理以及適應意義提供了重要基礎?;诋斍靶妥冄芯康倪M展以及生命科學的前景,作者還提出了未來型變研究中面臨的三個挑戰和機遇。(Annual Review of Entomology

    iPS細胞研究新發現

    來自中國農業大學、北京生命科學研究所的研究人員,采用高通量測序技術揭示出多能性下降的誘導多能干細胞(iPS細胞)中印記基因的甲基化遭到了破壞。該發現對于更深入地闡明重編程機制以及提高iPS細胞質量具有重要的意義。2006年日本科學家山中伸彌利用病毒載體將四個轉錄因子(Oct4,Sox2,Klf4和c-myc)的組合轉入分化的體細胞中,使其重編程而得到了類似胚胎干細胞的一種細胞類型——iPS 細胞。這種通過將完全分化的體細胞重編程,不經胚胎階段而直接逆轉至多能干細胞狀態的iPS 細胞一度被視為最有希望運用到再生醫學及新藥開發的重要資源,為人類各種遺傳性及功能性疾病的研究和治療帶來了新希望。然而近年來陸續有一些研究團體報道稱,在iPS細胞中觀察到轉錄組、染色質結構、甲基化組,甚至是分化潛能方面的差異,引起了人們對iPS細胞進一步臨床應用的嚴重擔憂。因此,篩選出高質量的iPS細胞,鑒別出與多能性相關的一些關鍵因子是進一步應用iPS細胞的前提條件。為了探討這一問題,研究人員構建出了一些具有相同遺傳背景和原病毒整合位點的iPS細胞系,利用四倍體補償實驗(tetraploid complementation assay)確定了每個iPS細胞系多能狀態特征。隨后,他們采用深度測序鑒別了“4N-ON” iPS細胞系與對應的“4N-OFF” iPS細胞系之間在基因表達和總體表觀遺傳修飾方面的全基因組差異??偣灿?05個測序樣本儲存在公共基因芯片數據庫GEO中,將成為可供研究團體利用的有價值的數據資源。全基因組分析結果提供了迄今為止有關iPS細胞多能性最詳細的信息。研究人員證實,iPS細胞在mRNA、小RNA、核心組蛋白修飾(H3K27me3、H3K4me3和 H3K4me2)和DNA甲基化水平上總體相似。然而,每個iPS細胞系都具有一些細胞系特異性的差異,這有可能與特定細胞身份有關系。最為重要的是,研究人員發現,通過不同的轉錄因子組合衍生的、多能性減少的iPS細胞系中印記基因Zrsr1的甲基化一致遭到破壞。并且,通過改善培養條件或是亞克隆iPS細胞的方法,不能恢復破壞的甲基化。并且在起源于另外一些重編程系統的獨立iPS細胞系中,研究人員進一步確證了Zrsr1低甲基化和iPS細胞多能狀態相關。(Cell Research

    利用DNA條形碼監測海洋哺乳動物多樣性

    DNA條形碼技術是利用生物體DNA中一段保守片段對物種進行快速準確鑒定的新興技術。在12月30日的Zookeys雜志上發表的一項研究中,研究人員評估了DNA條形碼技術在監測海洋哺乳動物生物多樣性中的實用性。結果表明,利用DNA條形碼技術連同擱淺網絡,將明顯提高海洋哺乳動物生物多樣性監測的精確度。DNA條形碼(DNA barcoding),是指生物體內能夠代表該物種的、標準的、有足夠變異的、易擴增且相對較短的DNA片段。DNA條形碼已經成為生態學研究的重要工具,不僅用于物種鑒定,同時也幫助生物學家進一步了解生態系統內發生的相互作用。法國布雷斯特大學海洋館和BioGeMME實驗室的研究人員,與Parc naturel marin d'Iroise和PELAGIS合作,評估了DNA條形碼技術在監測海洋哺乳動物生物多樣性中的實用性。他們確認了由現場記者做出的物種鑒定,辨認了分解的尸體或部分尸體,檢測了鼠海豚和灰海豹的種內遺傳變異(通過視覺探測不到)。研究人員在來自15個不同物種(12個鯨目動物和3個鰭足動物)的89只動物中,測定了超過500bp的線粒體COI基因的5’末端。除了海豚科之外,根據其COI序列,所有動物都能被區分開來。然后,研究人員又采用DNA條形碼鑒定了一些“未確定”的樣本。對海豚科動物樣本,研究人員測定了線粒體控制區(MCR)的一部分。所有結果表明,利用DNA條形碼技術連同擱淺網絡,將明顯提高海洋哺乳動物生物多樣性監測的精確度。全球氣候變化,以及更多的局部環境變化(其中一些是由人類引起的),對海洋領域產生了影響。DNA條形碼在監測海洋哺乳動物生物多樣性中的常規使用,將明顯提高我們檢測這種影響的能力,這是采取適當的保護措施所必需的第一步。(Zookeys

    來源:基因農業網

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