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生物技术前沿一周纵览(2020年5月23日)

2020-05-22 22:15 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

中国学者破译同源四倍体紫花苜?;蜃椴⒔⒒虮嗉痔逑?/strong>
紫花苜蓿是世界上最重要的牧草作物,被称为“牧草之王”。国内尚缺乏自主知识产权的优质紫花苜蓿品种资源,优质苜蓿种子大量依靠进口。近日,科学家在线发表了中国学者完成的紫花苜蓿高质量基因组及其基因编辑育种体系的相关成果。研究人员解析了我国地方特有品种“新疆大叶”紫花苜蓿的四倍体基因组,成功将四倍体基因组组装到了32条染色体上。在此基础上,进一步开发了基于CRISPR/Cas9的高效的基因编辑技术体系,成功培育获得了一批多叶型紫花苜蓿新材料,其杂交后代表现出稳定的多叶型性状且不含转基因标记。该编辑技术在不导入外源基因的情况下,仅仅定点精准获得作物自身体内的突变体,与转基因截然不同,并能大大加快传统育种的速度。该成果的完成,将使紫花苜蓿实施分子育种策略成为可能,从而为加快我国优质苜蓿品种培育和牧草产业发展提供重要科技支撑。(Nature Communications

阐述公众对转基因安全的非理性担忧
转基因作物的发展和应用显著提升了农业生产力,改善了农业生态环境。但由于公众对转基因食品安全性的过度担忧,导致我国在转基因作物商业化上踯躅不前。尽管大量的科学文献和多个国际权威机构已经证实了转基因食品的安全性,但消费者似乎更愿意相信非科学的信息和不符合逻辑的谣言?;谡庖槐尘?,研究人员舍弃通过科学数据来强调转基因食品的安全性,通过分析转基因食品在美国及世界其他国家的实际应用情况,阐述了我国公众有关食用转基因食品会损害人体健康,欧美国家人民不食用转基因食品的错误认知。特别是,基于中国近年大量进口转基因大豆和玉米用于加工原料的事实,分析了由于公众对转基因食品安全的担忧而带来的“允许吃,不允许种”这一不合乎逻辑的局面。提出了中国应该制定更加科学全面的计划,提高公众对转基因技术及产品的认知水平,同时在转基因作物商业化应用决策过程中要更多的以科学为依据,而非屈服于反转声音带来的压力。(Nature Plants

转录调控网络分析揭示光受体在玉米叶片表皮发育中的重要作用
植物表皮沉积的角质层可以作为陆地植物表皮上的疏水性屏障发挥作用,角质层由蜡质和角质组成,可以限制叶片非气孔性水分散失,从而使植物能够适应陆地环境。近日,科学家研究揭示了玉米表皮发育的调控机制。研究表明,成熟玉米叶片的表皮发育从遮光的叶基部到光下的尖端呈现梯度发育,长链蜡质组分和角质单体的丰度逐渐增加。该研究鉴定了参与调节玉米表皮生物合成的潜在候选基因,并通过GO分析发现光响应相关基因的富集,其中包括5个PHYTOCHROMES(PHYs; PHYA1, PHYA2, PHYB1, PHYC1, PHYC2),但是这些光受体在叶片表皮发育中的作用未曾被研究描述。进一步研究表明,PHYB介导的光信号传导可能抑制成熟玉米叶片光照区域中特定表皮成分积累。此外该研究还表明在植物进化过程中,PHYTOCHROM介导的光信号传导可能是促进陆地植物表皮发育的关键步骤。因此,该研究通过转录调控网络分析发现,PHYTOCHROME光受体在陆地植物进化过程中的表皮发育中发挥关键作用。(PNAS

筛选到一个化学激发子,可同时提高作物抗性和产量
作物在遭受害虫攻击时,会产生直接与间接的防御反应。近日,科学家研究发现化学激发子4-氟苯氧乙酸可提高作物抗性控制害虫,同时增加作物产量,并揭示了其作用机制??蒲Ъ以谇捌谏秆』竦枚喔龊蜓』Ъし⒆拥幕∩?,进一步揭示了候选化学激发子4-氟苯氧乙酸(4-fluorophenoxyacetic acid, 4-FPA)能诱导水稻细胞中类黄酮聚合物颗粒的沉积,并由此而引起刺吸式口器害虫—稻飞虱因口针难以抵达韧皮部及可能的口针内食物道堵塞,导致获取食物困难而死亡。同时,发现4-FPA处理也能有效降低危害小麦、大麦等作物的麦长管蚜(Sitobion avenae)和禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)等刺吸式口器害虫的存活率。田间试验表明,喷雾4-FPA水剂能有效降低水稻白背飞虱(Sogatella furcifera)的种群密度,并提高水稻的产量。因此,该研究不仅揭示了通过利用化学激发子提高作物抗性控制害虫并增加作物产量的可行性,而且发现了作物防御刺吸式口器害虫的一种新机制,为今后防控害虫化学激发子的设计与开发开辟了新途径。(PNAS

揭示番茄果实成熟调控新机制
番茄果实色泽鲜美、营养丰富、风味独特,是人类健康不可或缺的蔬菜。番茄果实的成熟衰老是一个有序而复杂的过程,也是一个多因子高度协调的遗传调控过程。近日,研究人员为揭示番茄果实成熟衰老的机理研究提供了新线索。该研究以不同成熟期的AC (Ailsa Crag) 和成熟突变体Gr (Green-ripe) 和r (yellow flesh) 番茄果实为材料,采用深度测序和生物信息学分析相结合的方法,建立了lncRNAs、circRNAs、miRNAs和mRNAs协同调控果实成熟衰老的网络模型,解析了不同成熟期AC、Gr和 r突变体番茄果实中DNA甲基化的差异性,并进一步构建了DNA甲基化和和non-coding RNAs协同调控番茄果实成熟衰老的网络。此外,研究还通过代谢组学的方法,分析了对不同成熟期AC、Gr和r突变体番茄果实中差异代谢物质及相关的代谢途径,为最终阐明番茄果实成熟衰老的调控机理奠定了理论基础。(The Plant Journal

揭示两类非编码RNA互作调控番茄晚疫病的分子机制
番茄种植广泛,需求量大,果菜兼用,也是抗病性等研究的模式植物,在其生长发育过程中,常因晚疫病造成巨大损失。近日,研究人员研究揭示了两类非编码RNA相互作用调控番茄晚疫病的分子机制。该研究通过基因功能获得和缺失等实验证明了番茄lncRNA15492与miR482a分别作为正、负调节因子对抗病性的影响。预测发现,miR482a的前体位于lncRNA15492的反义链上,利用人工miRNA等技术手段,验证了lncRNA15492可沉默miR482a的前体进而抑制其成熟体的表达,致使miR482a的靶基因NBS-LRR积累,植株的抗病性显著增强;通过降解组及RACE等实验,还证实了miR482a的成熟体可通过切割lncRNA15492来解除后者对其前体的抑制,致使成熟体增加,抑制NBS-LRR的积累。总之,该研究揭示了番茄lncRNA15492通过与miR482a前体及成熟体间的相互作用调控植株体内NBS-LRR的稳态进而影响自身抗病能力的分子机制。( Plant Journal

利用CRISPR/Cas9技术改良稻米品质
Waxy(Wx)基因是控制水稻胚乳直链淀粉合成、影响稻米蒸煮品质(ECQ)的关键因子,Wx变异是水稻直链淀粉含量(AC)变化和ECQ多样性的主要原因。AC过高的稻米其ECQ往往较差, AC过低会使米饭太粘,且会影响稻米的外观品质。近日,科学家通过CRISPR/Cas9技术编辑水稻Wx基因启动子上的关键顺式作用元件调节基因表达,创制了多个可微调直链淀粉含量的新Wx等位基因,为水稻优质育种提供了新种质与新方法。研究团队通过CRISPR/Cas9技术编辑水稻Wx基因启动子上的关键顺式作用元件,提供了一个可有效温和调节Wx基因表达的启动子靶位点,并创制了6种农艺性状良好的新Wx等位基因及其新种质,有潜力应用于稻米品质改良育种。在已克隆的所有Wx等位基因中该靶位点序列非常保守。因此,在不同Wx等位基因中编辑该位点将有机会获得更多微调AC的新Wx等位基因。同时,该研究也表明编辑基因的核心启动子可能是一种适度调节目的基因表达的通用型方法。(Plant Biotechnology Journal

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