生物技术前沿一周纵览(2017年4月21日)

2017-04-21 15:53 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 生物技术前沿一周纵览(2017421日)


GSE5基因能改良水稻籽粒大小和产量

 

水稻是我国的主要粮食作物之一,其产量主要由粒重、穗粒数和有效穗数决定。研究人员通过对102份籼稻品种进行基因组测序,对籽粒大小进行表型分析,通过全基因组关联分析和基因表达分析,定位到一个控制粒宽的关键数量性状位点GSE5。通过基因表达分析、基因敲除和转基因功能互补验证等方法证明GSE5基因在不同水稻品种间的差异表达是造成粒宽差异的主要原因。研究表明籼稻品种中DEL1和粳稻品种中的DEL2均造成GSE5基因表达量的下降,导致粒宽增加。运用CRISPR/Cas9技术敲除GSE5基因可以使籽粒进一步变宽、粒重增加。相反,GSE5过表达植株种子细长。GSE5通过影响种子的细胞数目来控制籽粒宽度。现代栽培稻是通过普通野生稻进化而来,对不同地区普通野生稻GSE5的序列分析表明,现代栽培稻中GSE5的不同单倍型是从不同的野生稻选育而来。(Molecular Plant

 

 

普通小麦TaGS2基因表达调控研究获进展

 

普通小麦是全球重要的粮食作物之一,含有ABD三个基因组,不同基因组的同源基因在多倍化过程中会出现功能分化或冗余。研究利用科农9204小麦缺失突变体证明,氮代谢过程关键基因TaGS2 的基因组同源基因(TaGS2-ATaGS2-B TaGS2-D)功能冗余。http://www.cas.cn/syky/201704/W020170419352809859114.gifTaGS2表达具有明显的时空特异性,主要在地上部早期叶片中表达,其中TaGS2-B表达显著高于TaGS2-ATaGS2-D,而根中表达受到抑制。ChIPBSP结果证明,TaGS2时空表达特异性以及基因组同源基因表达差异受到组蛋白H3K4m3DNA胞嘧啶甲基化的共同调控。对染色质结构的研究表明,启动子区域的核小体分布主要参与TaGS2的时空表达调控。相比之下,转录区域的核小体分布主要参与微调TaGS2基因组同源基因表达差异。研究结果表明,组蛋白修饰、DNA甲基化以及核小体分布三者协同调控了氮代谢关键基因TaGS2 表达。(Scientific Reports

 

 

大丽轮枝菌核定位效应分子跨界调节植物免疫抗性

 

大丽轮枝菌是一种具有广泛寄主的土传植物病原真菌,在世界范围内引起严重的黄萎病害,每年对我国棉花生产造成巨大的经济损失。研究人员在对大丽轮枝菌小分子外泌蛋白的研究中,发现一种作用机制比较特殊的效应分子VdSCP7,可以通过从植物质外体到细胞核之间的转运调节植物免疫;使得植物对病原真菌、卵菌等病原物产生不同抗、感性变化。特别是,VdSCP7的基因敲除突变体在棉花寄主上的致病力显著增强,说明棉花寄主中可能具有潜在的抗性基因识别VdSCP7、激活植物免疫。VdSCP7 是首个在轮枝菌中被发现的核定位效应分子。(New Phytologist

 

 

解析超级稻协优9308产量性状的遗传基础

 

协优9308超级稻育种产量优势形成的遗传机理尚不明确。研究人员利用协青早B和中恢9308杂交衍生得到的重组自交系群体(RILs),采用混合线性模型方法,利用全基因组约70万个SNPs进行条件和非条件的全基因组关联分析(GWAS)。对协优9308两个环境下的单株产量(GYD)、单株穗数(NP)、每穗粒数(NFGP)和千粒重(GW)四个性状进行基因定位和遗传效应分析,分别定位到6个、4个、7个和7QTSs (quantitative traits SNP)位点,能分别解释43.06-48.36%的遗传率;同时还定位到产量及其构成因子与环境的互作效应和单株穗数及每穗粒数的上位性效应。在上述变异位点中,19个是在条件关联分析下挖掘到的(有4个与非条件分析所检测到的重合),其中rs6302731rs8203251rs41315645为已发现的产量形成基因,另有3个为新发现的产量形成基因。研究结果对挖掘超级稻新的产量形成基因和提高超级稻育种效率具有重要意义。(Nature)

 

 

克隆分离与水稻抽穗期相关的基因OsCOL16 

 

品种抽穗期长短是水稻育种中的一个重要性状,一个品种的抽穗期是否适宜,不仅涉及到该品种对光温资源的利用程度和增产潜力的发挥,也关系到该品种在地区和季节方面的适应性大小。研究团队成功克隆了一个控制水稻抽穗期的基因OsCOL16。研究发现该基因编码一个CONSTANS-like蛋白,在长日照和短日照条件下均表现为延迟抽穗,同时增加株高和产量。OsCOL16上调开花抑制基因Ghd7的表达,导致Ehd1, Hd3aRFT1基因的下调表达,从而抑制开花。(Plant science

 

 
科学家在植物二倍半萜合酶及其功能性产物研究中取得进展

 

二倍半萜类化合物由五个异戊二烯单元衍生而来,多分离自海洋生物、陆生真菌等,具有抗炎、拒食、抗血小板凝集、抗病原微生物等生物活性。研究利用了萜类代谢途径改造的大肠杆菌底盘细胞,对来源于拟南芥(A. thaliana)中二倍半萜生物合成途径的GFPP合酶及与其成簇存在的二倍半萜合酶(TPS18TPS19)的代谢产物进行了研究,成功获得了两个结构新颖的二倍半萜基本碳氢骨架化合物 (+)-thalianatriene (-)-retigeranin B(+)-Thalianatrien拥有罕见的11-6-5三元环系,而(-)-retigeranin B拥有特征的5-5-5-6-5五元环系。过制备其双三元环氧化衍生物(+)-6,10-diepoxy-thalianaene,使得其在溶液中的构象大大简化,在-20 oC低温核磁测试条件下,发现该衍生物在CDCl3溶液中只存在两种构象 UUUchair-twist)和UUDchair-chair),其中UUU为优势构象,两者比例约为21。进一步通过铜靶X射线单晶衍射实验,发现该衍生物在固体状态下,仅以其UUU优势构象存在。最终,成功地确定了(+)-thalianatriene的化学结构,并利用同位素标记实验,对其可能的生物合成途径进行了推测。该研究是首次对来源于植物的二倍半萜合酶及其功能性代谢产物的研究报道。(Organic Letters

 

 

降水变化对植物生产力的影响及其机制

 

化石燃料燃烧和土地利用等人类活动向大气排放了大量的二氧化碳,导致了全球变暖,也从而改变全球水文循环。研究人员通过在多伦恢复生态学实验站内蒙古典型草原进行十年的水分和氮素添加控制实验,发现在实验处理前六年,降雨增加显著提高植物生产力、土壤可利用氮和叶片氮含量。但是,在接下来的四年,降雨增加不再提高植物生产力以及土壤和植物氮含量。然而在水氮同时添加的处理中,植物生产力持续增加,土壤可利用氮和叶片氮含量也持续增加。该研究结果表明在长期的降水增多后,氮供给限制了水分对植物生产力的促进作用,也表明过去的模型高估了降水对草地生态系统生产力和碳吸存的作用。通过对植物和土壤、土壤铵态氮和硝态氮的稳定同位素自然丰度的进一步研究,发现实验后期降雨增加导致氮损失增多,其中反硝化作用很可能是氮损失的重要途径,从而加剧了氮供给对植物生长的限制。这些结果表明草地生态系统对长期降雨增加的响应格局受土壤氮可利用性的调节,长期降雨增加会导致半干旱地区从水氮共同限制转变为氮独立限制,也表明气候变化将诱导生态系统资源限制类型发生改变。(Ecological Monographs 

来源:

相关文章