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2017年第3期(发布时间: Mar 27, 2017 发布者:赵华)  下载: 2017年第3期.doc       全选  导出
1   2017-03-14 16:32:40.517 利用比较基因组学实现小麦抗白粉病基因pmtm4 的精细定位 (点击量:18)

由小麦白粉菌引起的白粉病是最严重的小麦病害之一。小麦品种抗白粉病基因的选育及其在育种中的应用是防治该病的有效途径。遗传分析表明,一个单一的显性抗病基因命名为pmtm4起源于中国小麦唐麦4号抗小麦白粉病菌E09.。详细的比较基因组学分析有助于紧密标记pmtm4并且通过大的F2群体构建精细的基因图谱,在该基因图谱中pmtm4坐落在0.66-cm遗传间隔。对节节麦中PmTm4的同源染色体区域进行识别,并在节节麦的Ae构成草图中的相应序列结构中 表征了两个抗病基因同源序列 (RGA) 。在映射区间基因标记和Ae同源基因的识别上关系密切,为PmTm4染色体着陆图位克隆提供了切入点。

2   2017-03-27 08:10:16.827 科学家发现细菌Argonaute蛋白生成和加载DNA引导链的分子机制 (点击量:14)

3月2日,《分子细胞》(Molecular Cell)杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所王艳丽课题组及其合作者关于细菌Argonaute(Ago)蛋白独立生成和加载DNA引导链的最新研究成果,题为Autonomous Generation and Loading of DNA Guides by Bacterial Argonaute。真核生物的Ago蛋白是RNA干扰通路的重要组分,它们利用小的RNA引导链靶向互补配对的RNA分子。RNA引导链的成熟和加载是通过不同的酶来完成的一系列催化反应。Ago蛋白也存在于原核生物中,它们参与抵抗外源入侵的DNA。与真核Ago蛋白利用RNA引导链靶向RNA分子不同,大量研究表明原核Ago蛋白利用DNA引导链靶向DNA分子。但是小干扰DNA(small interfering DNA, siDNA)引导链如何产生并加载到原核Ago蛋白的分子机制依然有待研究。

嗜热菌(Thermusthermophilus)的Ago蛋白(TtAgo)能够在siDNA的引导下干扰转化的质粒。这些siDNA引导链均是5’磷酸化,长13-25nt。大部分TtAgo结合的siDNA在5’末端是脱氧胞苷,这暗示着引导链的生成和加载具有特殊的机制。

在该项研究中,王艳丽课题组及其合作者发现TtAgo能够独立生成并选择性加载具有功能的DNA引导链。研究发现,TtAgo能够降解不稳定的双链DNA,产生小的双链DNA片段,TtAgo能够选择性地加载这些降解的DNA,之后引导靶DNA的降解。结合单分子荧光、分子动力学和结构研究,科研人员发现,TtAgo加载双链DNA分子偏好于引导链的5’末端相对位置处的过客链含有脱氧鸟苷。这就解释了为什么TtAgo在体内优先加载含有5’末端脱氧胞苷的引导链。王艳丽是该文的共同通信作者,高级工程师盛刚是该文的共同第一作者;生物物理所研究员娄继忠和博士张勇在分子模拟方面做了重要工作。该项研究得到了国家自然科学基金(项目编号:91440201)以及中科院战略性先导科技专项(B类,项目编号:XDB08010203)的资助,上海同步辐射光源为该研究提供了重要的技术支持。

3   2017-03-18 12:35:57.28 基因编辑瞄准农作物 (点击量:8)

到2050年,全球人口预计由73亿上升至97亿。(1)气候变化给农作物生产带来的干旱和病虫害风险越来越大。(2)为满足日益增长的粮食需求和应对气候变化,农作物改良变得日益紧迫。(3)基因编辑技术如CRISPR/Cas9基因编辑系统将有助于人类应对以上挑战,可以在作物改良方面发挥重要作用,前提是基因编辑技术的精度得到提高,并得到监管机构、生产者和消费者的一致认可和接受。详见Armin Scheben和David Edwards于3月17日在线发表于《科学》杂志上的文章。

4   2017-03-20 14:34:58.743 基因编辑的希望和挑战 (点击量:9)

传统的植物育种方法需要十年甚至更长的时间来培育一个新品种。从某种角度来看,Scheben和Edwards强调近期科学界的努力,利用基因编辑技术 CRISPR Cas9加快了植物育种的速度。这项技术虽然只是改进了一代植物,但前提是目标基因的功能和序列必须是已知的。因此基因编辑技术需要得到公众的认可和政府的适时管制后才能在全世界被广泛的接受。本文就基因编辑技术给人类带来的希望以及挑战展开分析。

5   2017-03-20 14:18:17.47 木薯叶肉原生质的高效分离和PEG介导的基因瞬时表达 (点击量:7)

木薯为世界三大薯类作物之一,是热带及亚热带地区重要的粮食及能源作物。木薯全基因组测序于2009年已经完成,但由于稳定的遗传转化操作难度较大且所费时间较长。原生质体瞬时表达体系则因其便捷、高效等特点已经被广泛地应用于许多植物基因与蛋白功能鉴定研究中。成熟的木薯原生质体瞬时表达体系的建立,将成为在功能基因组学时代研究木薯基因表达调控、蛋白质亚细胞定位、蛋白互作、启动子活性分析、信号转导机制等方面的理想工具。本研究中,研究人员以木薯组培苗叶片为材料,通过酶解法制备木薯原生质体,利用PEG-Ca2+ 介导转化原生质体,进行目标基因的瞬时表达分析。研究结果表明:在9 %的甘露醇溶液中,25 ℃黑暗环境酶解16 h的条件下,木薯组培苗叶片酶解最适宜的酶液组合为1.6 %纤维素酶和0.8 %离析酶,所获得的原生质体产量为4.42×107个/g FW,活力为92.60 %。当 PEG4000的浓度为25 %、转化时间为10 min时,木薯叶肉原生质体的转化效率最高,可达70.84 %。该研究优化了基因表达的主要影响因素并建立了高效的叶肉原生质体分离和瞬时基因表达体系,对木薯基因的大规模表征及其表征途径起到了积极的促进作用。

6   2017-03-21 17:34:37.897 爱荷华州立大学农学家团队发现玉米抵御病毒时的抗性基因 (点击量:6)

爱荷华州立大学农学家完成了确立一种玉米基因,该基因可以抵抗引起大部分玉米种植国家重大经济损失的一种病毒。农学教授Thomas Lubberstedt说:“该研究将导致作物品种发生改变以抵抗甘蔗花叶病毒。该病毒与玉米褪绿斑驳病毒相呼应,可引起玉米致命坏死病,这种病导致东非的确玉米总产量损失。玉米致命坏死病2011年第一次出现在非洲,可能从东南亚传播而来,并已成为非洲玉米农民主要关心的问题,Lubberstedt说:"我们希望我们的研究有助于帮助这些国家有效地控制病毒,”Lubberstedt说。“最终,我们希望帮助农民解决问题。”

甘蔗花叶病病毒及其密切相关的病毒威胁着亚洲、非洲、欧洲和美洲的玉米作物,虽然美国近几年还没有出现这类病毒。但这种病毒也感染甘蔗、高粱和其他农作物。

Lubberstedt也是本月发表在同行评审的学术期刊Molecular Plant的一项研究的合著者之一,该研究详细地描述了抵抗这类病毒的基因。该研究还确定了称为scmv1的基因,当该基因充分表达时将有助于玉米植物抵抗这类病毒。

病毒劫持与植物光作业相关的蛋白,而光合作用对植物能量生产和传播发挥着重要作用, Lubberstedt说scmv1抗性基因与相同的光合蛋白相结合并与病毒抗争。如果该基因能够快速表达,它可以阻止疾病传播。

Lubberstedt曾在上世纪90年代对玉米性状定位开展研究,但以往的实验设法缩小抗甘蔗花叶病毒基因到一小簇基因。新的研究指出,主导病毒抗性的特定基因应该是有可能利用转基因等方法来提高scmv1在植物中的表达的。

该研究部分由美国国际开发署资助。Lubberstedt与该项目的国际团队合作,该国际团队由中国农业大学徐明良领导。该研究得益于爱荷华州立大学农学院和生命科学学院和中国农业大学生命科学学院的紧密合作,Lubberstedt说。