生物技術前沿一周縱覽

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樓主 2019-06-18 02:40:09
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研究揭示水稻幼穗發育的表觀調控機制

研究人員利用高通量測序探究了水稻幼穗形成過程中組蛋白H3賴氨酸27(H3K27)和賴氨酸27 (H3K4)甲基化和基因表達的動態變化,發現這兩種不同的組蛋白賴氨酸甲基化的相對變化對幼穗形成過程中基因表達重編程起重要的作用。抑制或超量表達相關的組蛋白賴氨酸甲基化酶和去甲基化酶不僅影響水稻穗發育過程中全基因組水平上組蛋白甲基化變化和一些關鍵性穗發育調控基因的表達水平,同時也改變了穗形和穗粒數。上述組蛋白賴氨酸甲基化酶和去甲基化酶相互作用,控制一系列重要基因表達在幼穗發育過程中的重編程。這些結果部分揭示了水稻幼穗發育基因表達的表觀調控機制。(Plant Cell)

等位遺傳調控機制揭示

等位遺傳是生物適應環境的一個重要表現,它能夠將生物響應環境應答的訊號在當代及后代中保留下來,從而有利于提高生物對環境的適應性。研究植物的等位遺傳可以利用該機制為植物環境響應及作物分子設計育種提供一套新的理論基礎和指導,對于農業生產有著重要的現實意義。研究人員以模式植物擬南芥為研究對象,鑒定了一個發生等位遺傳現象的位點,通過分子遺傳學、分子生物學和生化等方法,在分子水平對該位點等位遺傳的生產、維持和傳遞機理進行了研究,揭示了DNA甲基化水平(尤其是CG和CHG甲基化)的升高、組蛋白異染色質化及小RNA對等位遺傳位點的發生、維持和傳遞起著關鍵作用。該項研究系統地解析了DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等在等位遺傳的發生、維持與傳遞過程中的重要作用,為多種作物的分子育種提供了新的理論支持。 (Cell Reports)

基于CRISPR技術的銷毀轉基因生物中特定的DNA序列

出于對轉基因微生物潛在的環境釋放的擔憂,科學家們早已開始開發各種誘導細胞死亡的方法。研究人員根據CRISPR技術可以對生物的DNA序列進行修剪、切斷、替換或添加的能力,設計出一種基于CRISPR技術的裝置,能穩定地結合到一個宿主細菌的基因組中。這個裝置可以瞄準用戶選擇的DNA序列,例如質粒上攜帶的外源基因。對于這個裝置的控制是可誘導的,在特定時間和特定條件下可以被激活。研究人員表示,這個系統可以有效地鎖定并且摧毀預定的DNA序列,同時不給宿主的生長或者代謝產生明顯的負擔。(Nature Communications)

真核生物DNA的新修飾形式

DNA甲基化作為重要表觀遺傳機制可以調控基因的表達,影響一系列的生物學過程。DNA甲基化以多種修飾方式(5mC、6mA、4mC等)廣泛存在于細菌、真核生物中。目前已知高等真核生物基因組中6mA的含量極低,受此局限,高等真核生物中有關6mA修飾的研究一直被忽視。研究人員探討了6mA在高等生物中存在的可能性,首次證明了果蠅基因組中存在6mA修飾,并且證明該修飾在胚胎發育的早期階段受到去甲基化酶DMAD的精確調控。DMAD在體內具有催化果蠅基因組6mA的去甲基化功能,果蠅卵巢基因組中的6mA修飾經常發生于轉座子區域。(Cell)

細菌耐藥性的分子機制解析

動物源細菌耐藥性的快速傳播會對畜牧養殖業造成嚴重危害。研究人員以大腸桿菌作為實驗對象,發現當細菌含有一個敏感質粒或者攜帶少數耐藥基因的質粒,長期與其他含有多重耐藥質粒的細菌共存時,在臨床反復大量使用抗生素的情況下,極易發生質粒間耐藥基因的重組和交換現象,同一質粒在不同的抗生素反復作用下會發生不同的進化,形成所謂的“超級細菌”。新的“超級細菌”足以抵御臨床上10種以上的藥物作用,引起的感染不僅延緩了疾病的治療周期,同時還增加了治療成本。該項研究揭示了細菌中攜帶的質粒在不同抗生素使用條件下,通過基因重組的方式不斷獲得新的耐藥基因,以適應環境的變化,從而抵御抗生素殺滅的機理。該研究對于臨床有針對性地選擇用藥,從而減少細菌耐藥性的產生,保障食品安全和人類健康以及促進畜牧業健康發展都將有重要的借鑒作用。(Antimicrobial Agents and Chemotherapy)

氣候變化打破農業害蟲群落原有的平衡

全球氣候變化給生物帶來了新的選擇壓力,然而物種間對這種選擇壓力的響應可能不同,進而造成物種間相對優勢度和群落結構的改變。研究人員以共同發生的三種麥蚜(麥長管蚜、禾谷縊管蚜、麥二叉蚜)為模式系統,采用實驗室模擬的方法證實了極端高溫事件幅度和頻率增加對三種麥蚜發育、存活、繁殖及種群適合度的影響有顯著差異。田間模擬增溫試驗同樣表明這一結果。此外,全球不同地區的數據分析發現,極端高溫事件還改變了這三種蚜蟲在大尺度空間上的相對優勢度和群落結構。由于三種麥蚜的為害部位及其造成的經濟損失明顯不同,相對優勢度的改變將顯著影響麥蚜防治經濟閾值的制定。此外,這三種麥蚜在傳播麥類作物病毒病的種類和傳毒效率上有顯著差異,因此其群落結構和相對優勢度的改變能顯著影響麥類作物的病毒感染率及病害的發生流行,進而影響病害發生預測和防控策略的制定。(Global Change Biology)


群落功能多樣性影響土壤侵蝕速率

為探究黃土高原半干旱草地群落功能組成對土壤侵蝕的影響,研究人員通過群落調查識別了黃土高原地區13個主要物種,研究發現功能分異度對土壤侵蝕有很強的負效應,而且這種效應在不同的降雨事件之間表現出很好的穩定性;特定的功能性狀也能夠減緩土壤侵蝕,但其效能受到降雨強度的影響,表明群落的功能多樣性顯著影響土壤侵蝕速率。因此,研究提出了基于植物性狀的“篩選-模擬-維護”植被恢復框架,把確立較高群落功能多樣性的恢復目標轉化為管理人員可以實際操作的具體流程。基于此框架,能夠開發出把群落功能多樣性作為主要關切的更加完善的恢復方案,以滿足當前植被恢復和管理的迫切需求。(Journal of Applied Ecology)


    來源:基因農業網

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