生物技术前沿一周纵览(2017年7月14日)

2017-07-14 14:37 | 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(2017714日)

同源重组保障的新机制

 

减数分裂过程中,性母细胞会主动产生DNA双链断裂(double-strand break, DSB),起始同源重组。同源重组正常发生在同源DNA之间,若在非同源DNA之间发生重组,则会导致后代基因组的紊乱。研究人员发现一个新的重组中间体蛋白MEICA1 (Meiotic chromosome association 1)MEICA1突变导致染色体间的异常黏连和染色体碎片,这些异常黏连和碎片依赖于SPO11-2DMC1,但与KU70介导的非同源末端连接修复途径无关。MEICA1能够与MHS7相互作用,共同参与抑制非同源重组的发生。MEICA1亦能与TOP3a相互作用,并且MEICA1突变能部分恢复突变体msh5hei10的染色体交叉结数目,说明MEICA1具有调节重组频率的功能。相关研究为揭示同源重组保障的分子机制奠定了理论基础,同时为育种过程中提高重组频率提供了基因资源。(The Plant Cell

 

 

受体类激酶介导植物先天免疫研究获系列进展

 

植物对病菌的识别主要存在于两个层面,对病菌表面保守的分子特征物质(PAMP)的识别(PTIPAMPs triggered immunity)和对致病因子(effector)的识别(ETIEffector triggered immunity)。研究人员在研究中发现一类凝集素受体类激酶(LecRKslectin receptor like kinases)在对PTI的响应过程中起了重要作用。PAMPs的处理可以诱导LecRKs的表达,激活的LecRKs可以招募钙离子依赖的激酶(CPKs)去磷酸化细胞质膜NADPH氧化酶DRbohD),进而激活植物内的过氧化氢-水杨酸回路,激起植物的免疫应答反应。这是拟南芥中首次报道的可以将PTI和水杨酸信号通路联系起来的信号组分。(Plant Physiology

 

 
磷元素计量学对缺磷水稻土氮循环基因的调控机理

 

营养元素计量比(C:N:P)对生物代谢活动的正常进行和生态系统功能的维持有重要意义。研究团队采用Q-PCR技术,在干湿交替和持续淹水两种稻田水分管理方式下,定量研究了水稻生长过程中氨氧化(amoA)和反硝化(narG, nirK, nirS, nosZ)过程关键功能基因丰度对P可利用水平的响应。结果表明,氨氧化古菌对磷可利用性不敏感,施磷后氨氧化细菌丰度降低,但反硝化菌丰度显著升高。施磷对氮循环功能微生物的影响与根际效应有交互作用,缺磷条件下,非根际土氨氧化细菌丰度显著高于根际,反硝化菌在根际和非根际的差异不大,施磷后根际氨氧化细菌丰度增大,反硝化菌丰度减小,导致氨氧化细菌丰度分布的根际效应减弱,而反硝化菌丰度分布的根际效应增强。通过C:PN:P计量关系分析发现,这种变化主要是由水稻根际有机碳沉积和根系及微生物对氮、磷的吸收带来的营养元素缺乏引起;与土壤中NH4-NNO3-N的含量相比,NP对反硝化功能基因丰度的关系更为密切。该研究证明,磷肥施用能够提高缺磷水稻土的反硝化潜力,增加稻田氮损失,增大水稻生长过程中的氮磷共限制风险和温室气体(N2O)排放。(Biology and Fertility of Soils

 

 

科学家利用基因编辑技术获得遗传增强的优质干细胞

 

科学家通过筛选可以延缓干细胞衰老的小分子化合物,发现抗氧化转录因子NRF2的激动剂能延缓人类早衰症患者间充质干细胞的加速衰老。研究人员利用第三代腺病毒载体HDAdV介导的基因编辑技术在人类胚胎干细胞中置换了NRF2基因第2号外显子中的单一核苷酸(A245G)。这一单碱基置换使得细胞中的NRF2蛋白脱离了其抑制蛋白KEAP1的束缚,进而通过转位至细胞核,激活一系列抗氧化和细胞保护基因的表达。随后,研究人员将基因编辑的人类胚胎干细胞定向诱导分化成为具有治疗潜力的间充质干细胞,并发现这些间充质干细胞的自我更新以及抵抗应激和细胞衰老等能力均获得了显著增强。此外,由该种胚胎干细胞定向诱导分化而来的血管内皮细胞也表现出强大的抵御氧化损伤的能力。这些结果均说明该遗传增强策略能够赋予人类干细胞及其分化衍生物更强的活性和自我保护能力。(Cell Research

 

 

秸秆养分资源对替代化肥的贡献研究中获进展

 

中国作为世界上最大的农业国之一,拥有丰富的秸秆资源,当下我国农作物秸秆主要用于生物能源、牲畜饲料以及农田肥料等。同时,我国也是化肥生产和使用大国,化肥施用对粮食增产的贡献较大。研究人员基于中国官方数据统计年鉴,全面收集了1998年至2014年中国31个省(自治区、直辖市)的主要农作物产量、播种面积、化肥施用量、秸秆产量、秸秆养分资源量等数据,并首次定量评估了秸秆养分库对化肥替代的潜在贡献作用。研究发现,秸秆中具有大量的养分资源库,若考虑能被植物有效利用的化肥施用量,理论上28.92%98.86%的秸秆还田率就能完全替代钾肥与磷肥的有效施用量,100%秸秆还田即可替代87.22%的氮肥有效施用量。该结果表明,秸秆还田是实现化肥施用零增长行动和维持粮食稳产增产的潜在重要措施之一。(Renewable and Sustainable Energy Reviews

 

 

灵长类动物大脑发育和老化过程中长链非编码RNAs介导的表观遗传调控基础

 

大脑发育和老化过程十分复杂,涉及遗传、年龄和环境等多个因素的调控和影响,其中由年龄和环境等主要因素导致的表观遗传调控的变化被认为是重要环节之一。研究人员通过RNA-seqCAGE-seq深度测序及分析,同时结合原位杂交与原代神经元系统的功能验证等发现,大脑特异性lncRNAs呈现出高度的区域、性别和年龄表达差异性;依据这些表达差异性,总共发现18个不同的lncRNAs14个不同的mRNAs表达模块式。相对于mRNAs的表达变化特征,猕猴脑特异性lncRNAs的表达性状在发育和老化过程中呈现出更高的动态变化特征。在此基础上,利用CAGE-seqlncRNAmRNA启动子区域进行测序和分析,发现lncRNAs的启动子区域变化比mRNA呈现出更明显的性别差异和时空变化性状。进一步研究发现,lncRNAsmRNAs之间存在多重的正相关和负相关调控关系,其中在大脑皮层区域特异性表达的lncRNAsmRNAs之间负相关的调控关系对发育和老化过程中大脑皮层的结构和神经元功能变化具有重要的调控作用。(Genome Research

 


首次通过ENU化学诱变人工加速了猪内源基因发生突变的频率

 

通过基因编辑的反向遗传学手段和通过诱变或自然突变筛选突变体的正向遗传学手段。作为一种化学诱变剂,N-乙基-N-亚硝基脲(ethylnitrosoureaENU)能在基因组中随机诱导点突变的产生而非大片段缺失,这与人类遗传疾病的主要突变类型和动物中控制生产性状的单核苷酸多态位点(SNPs)很相似。因此,通过开展ENU化学诱变研究,可准确模拟生命过程中的遗传突变模式,实现规模化创制突变体和挖掘新基因的目的。化学诱变与物理辐射诱变(比如太空育种)在诱变机制上相同,即充分挖掘利用了物种的内在遗传多样性,而没有外源基因的引入。诱变育种在植物上已经有很多品种培育成功并获得了大面积推广种植。(eLife

 

来源:

相关文章