有助于提高谷物与生物能源作物的产量与品质的新发现

由美国唐纳德植物科学研究中心Thomas Brutnell博士领导的科学家小组开发了一种新的方法，可鉴定对玉米和水稻光合作用极具重要性的基因。他们的研究有助于择优选择用于作物改良的基因，并且揭示了植物固定碳的新路径和信息。     

DNA甲基化与基因表达调控研究进展

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的、可遗传的对碱基和组蛋白的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑以及非编码RNA等。表观遗传修饰是更高层次的基因表达调控手段。DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,参与基因表达调控、基因印记、转座子沉默、X染色体失活以及癌症发生等重要生物学过程。近年来随着研究方法和技术的进步,全基因组DNA甲基化的研究广泛兴起,多个物种全基因组甲基化图谱被破译,全局水平对DNA甲基化的研究不仅利于在宏观层面上了解DNA甲基化的特性与规律,同时也为深入分析DNA甲基化的生物学功能与调控奠定了基础。结合最新研究进展综述DNA甲基化在基因组中的分布模式、规律以及和基因转录的关系等。     

报刊摘萃

1.我国第一艘无人飞船“神舟一号”发射成功。1月10日,我国自行研制的“神舟二号”无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,标志着我国载人航天事业取得了新进展。 2.人类基因组“中国卷”率先绘制完成。在不到两年的时间里,我国科学家就完成了所承担的染色体区域测序任务,在参与的六国中率先绘制出完成图。 3.我国首次独立完成水稻基因组“工作框架图”和数据库。中国科学院的科学家已测定约22亿个碱基对的序列,序列和基因的覆盖率均达95％以上。     

计算机模型模拟光合作用找到增产新空间

近期，研究人员在一项新的研究报告中说，使农作物在其叶片中浓缩CO2可以将光合作用的效率提高60%，产量提高40%，该研究小组利用计算机模型模拟在实验作物中加入来自蓝藻细菌cyancbacteria的基因，以影响植物的光合效率。     

植物DNA甲基化调控研究进展

DNA甲基化指在DNA甲基酶的催化下,以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体将甲基转移到胞嘧啶上,形成5-甲基胞嘧啶的过程,它是真核细胞基因组重要的修饰方式之一,在植物生长发育过程中起着重要作用。综述了DNA甲基化调控的特征、维持机制、表观遗传现象及生物学意义、研究方法、在植物遗传育种中的运用等方面,旨在为其在作物遗传育种中更广泛的应用提供一定的参考依据。     

植物乳杆菌的比较基因组学研究

植物乳杆菌是一类与人类的生活关系密切,具有多种益生功能的乳酸菌。随着高通量测序技术的广泛应用,越来越多的植物乳杆菌基因组全序列测定得以实现。以植物乳杆菌ST-Ⅲ基因组为主要研究对象,采用比较基因组学分析和比较了几株测序的植物乳杆菌的基因组特点,重点分析了与植物乳杆菌素、蛋白水解系统,糖代谢和胞外多糖合成相关基因,为植物乳杆菌研究和应用提供参考。     

QTL定位在作物遗传育种上的应用

研究作物数量性状遗传对农作物育种具有十分重要的意义 .在用遗传标记研究与质量性状连锁的同时 ,人们发现遗传标记也可以与数量性状基因建立连锁关系 ,同时确定数量基因的位置 .笔者主要介绍了数量性状位点 ( QTL)作图在基因定位、构建饱和的遗传图谱和利用分子标记辅助选择进行作物育种中的应用     

稀土元素对光合作用影响的研究进展

探讨了稀土元素对叶绿素形成及叶绿素a/b比值和叶绿化结构的影响,介绍了天然植物体内稀土叶绿素的发现,对人工培养的植物体内稀土叶绿素进行了研究,得出了稀土离子不仅能提高作物抗性,而且能提高农作物的产量和品质。     

研究显示可同时提高植物种子的大小和数量

来自英国巴斯大学的科学家们在研究植物大小与数量自然变异的遗传基础时发现，使植物的种子大小与数量均得到提高是可能的，这为提高作物产量，促进粮食安全打开了新的途径。     

中国南荻基因组大片段人工细菌染色体文库的构建

以二倍体中国南荻为实验材料,以pIndigoBAC536-S为载体,以HindIII为限制性内切酶,经过载体的制备、高质量大片段DNA的获得、部分酶切最佳条件的确定、2次大片段选择和连接转化等过程,成功构建了中国南荻人工细菌染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)文库。该文库共包含130 560个克隆,空载率为2%,同时构建了340个超级池,便于以后针对目的基因片段的BAC筛选。对随机挑取的100个单克隆检测,结果显示,插入片段分布集中,平均大小为106kb,覆盖了南荻基因组的5.6倍。随机挑取的5个克隆经过100代左右的繁殖,DNA的酶切图谱保持一致,表明BAC克隆的稳定性良好。该文库能够为该品种的基因组研究提供1个有效的平台,将对芒属植物优良基因的克隆、基因组物理图谱的构建以及比较基因组学等方面的研究发挥重要作用。     

植物对土壤硒元素吸收利用的研究初报

<正>研究证明,硒元素在自然界的循环是由硒矿地层-土壤-水-大气-植物-动物一人类形成一个链条。人类从植物、动物和水中获取硒元素,动物从植物和水中获取硒元素,植物从土壤和水中获取硒元素,而土壤和水最终要从硒矿岩地层中获取硒元素。为探索农作物对土壤硒元素的吸收利用情况,对此我们结合富硒粮油、富硒果蔬、富硒生物有机肥开发项目开展了一系列调查和田间试验工作,并取得一些阶段性结果,现报道如下:一、调查试验方法1.大田抽样调查在一个区域选择有代表性的作物和田块,按照每块田棋盘式五点取样,在同一点同时取样土壤和作物,每点取土1公斤、农作物1市斤,并按四分法取其一带回实验室,每个样品一市斤。     

农作物病虫害生态调控防治措施的探讨

在农作物种植中,病虫害生态调控技术通过抗病虫品种的推广、优化作物布局及加强水肥管理的健康栽培基础,结合农田生态工程、作物间套作、生草覆盖等多样性生物调控与保护自然天敌等技术,从源头与滋生环境中控制病虫害,提高农作物抗病虫与抗害能力。     

研发动态

<正>基因组编辑技术取得新突破河北科技大学生物科学与工程学院副教授韩春雨带领团队研发出一种基因组编辑新技术Ng Ago-g DNA,打破了外国基因组编辑技术的专利垄断。相关文章发表在《自然·生物技术》上。目前,学界公认最先进的基因组编辑方法是CRISPR-Cas9,这种方法由美国麻省理工学院的华人科学家张峰等人拥有专利,能够实现对基因较为精准和高效的编辑,被认为是遗传研     

拟南芥AtCAO和AtHEMA1基因共表达载体的构建及转烟草研究

增加作物的叶绿素含量,尤其是叶绿素b的含量,是增强作物耐弱光性的可能途径。将拟南芥叶绿素合成的关键酶——谷氨酰tRNA还原酶(glutamyl-tRNA reductase,HEMA1)的基因和促进叶绿素b合成的关键酶——叶绿素酸酯a加氧酶(chlorophyllide a oxygenase,CAO)的基因,构建于同一个植物双元表达载体,经农杆菌介导整合进烟草基因组。结果显示,弱光下转基因烟草比野生烟草的叶绿素总量增加不显著,但叶绿素b含量增加16%～17%、叶绿素a/b比值降低9%～12%、光合作用增强42%～65%,均达到显著水平,而且生长发育比野生烟草快。为今后改良作物的耐弱光性奠定了基础。     

科学家培育出发光树未来或可代替路灯

据媒体报道，美国科学家受萤火虫启发，使用生物合成技术培育出真正的发光植物。研究团队将荧光基因移植到一种名为拟南芥的微小植物中，选择这种植物是因为它易于试验，而且传播到野外的风险最小。研究团队所使用的是荧光素酶，这种物质在萤火虫和一些发光的真菌和细菌中非常普遍。     

植物乳杆菌KLDS1.0391 luxS基因敲除载体的构建与应用

构建植物乳杆菌KLDS1.0391的luxS基因敲除载体并实现基因敲除。以植物乳杆菌KLDS1.0391的基因组为模板,采用PCR方法扩增luxS侧翼序列luxSL、luxSR并分别克隆至pMD19-T simple中,鉴定正确后酶切,与敲除载体pNZ5319连接,鉴定正确后转入大肠杆菌DH5α中保存。采用电转化方法将敲除载体导入植物乳杆菌KLDS1.0391,构建luxS基因敲除菌株。结果表明,植物乳杆菌luxS基因敲除载体pNZ5319-luxS构建成功,测序结果证实该菌中存在2个luxS基因且成功敲除1个。所得结果为进一步研究luxS基因在植物乳杆菌KLDS1.0391的代谢和群体感应中的重要作用奠定了基础。     

CRISPR/Cas9系统研究进展

CRISPR/Cas9系统的发展彻底改变了人们编辑DNA序列和调控目标基因表达水平的能力,从而为生物体的精确基因组编辑提供了有力的工具。简化后的CRISPR/Cas9系统由两部分组成:Cas9蛋白和sgRNA。其作用原理为sgRNA通过自身的Cas9把手与Cas9蛋白形成Cas9-sgRNA复合体,Cas9-sgRNA复合体中sgRNA的碱基互补配对区序列与目标基因的靶序列通过碱基互补配对原则进行配对结合,Cas9利用自身的核酸内切酶活性对目标DNA序列进行切割。与传统的基因组编辑技术相比,CRISPR/Cas9系统具有几大明显的优势:易用性、简便性、低成本、可编程性以及可同时编辑多个基因。CRISPR/Cas9基因组编辑技术以及衍生出来的CRISPRi和CRISPRa基因表达调控技术已经广泛应用于多种真核和原核生物中。综述了CRISPR/Cas9系统的起源、作用机理、在生物体中的应用和其衍生出的技术,并概述了其脱靶效应和未来前景。     

一株鲤春病毒血症病毒SVCV-shlj4全基因组序列分析

为了分析中国北方地区现行的一株鲤春病毒血症病毒(Spring Virernia of Carp Virus,SVCV)SVCV-shlj4全基因组序列,根据GenBank收录的SVCV参考毒株(SVCV-A2,DQ491000.1)基因序列设计了3对重叠引物,对SVCV-shlj4毒株基因组编码区进行扩增,利用RACE试剂盒对该基因组5′和3′非编码区(Untranslated region, UTR)进行扩增,并利用DNAstar软件对测得的序列进行拼接,获得完整的SVCV-shlj4全基因组,结合Lasergene及MEGA 5.1生物信息学软件对该病毒基因组及其编码的核蛋白、糖蛋白和磷蛋白基因序列进行系统进化分析。结果表明:SVCV-shlj4毒株基因组全长为11 029 bp,共编码5种结构蛋白(3′端-5′端),分别为核蛋白(Nuclear protein,N)、磷蛋白(Phosphoprotein,P)、基质蛋白(Matrix protein,M)、糖蛋白(Glycoprotein,G)和RNA聚合酶(RNA polymerase,L);基因组序列系统进化分析显示,SVCV-shlj4毒株与中国株SVCV-A2的核苷酸序列一致性最高(99.0%),与欧洲株VR-1390核苷酸序列一致性最低(93.0%);编码M蛋白、G蛋白和P蛋白的基因序列进化分析结果显示,SVCV-shlj4毒株在进化上处于亚洲分支,属于Ⅰa基因型,Ⅰaii基因亚型;SVCV-shlj4毒株各基因变异位点分析显示,与中国株SVCV-A1相比,SVCV-shlj4毒株在N基因编码区第1357、1364和1376 nt位点分别缺失1个碱基,在G基因3′端非编码区4630 nt位点和4639 nt位点分别缺失两段基因序列(44 bp和31 bp),与欧洲株VR-1390相比,SVCV-shlj4毒株在G基因3′端非编码区(4637 nt位点)插入10 bp的基因片段,与中国株BJ0505-2相比,SVCV-shlj4毒株在L基因编码区(5822 nt位点)缺失18 bp碱基。本研究系统地分析了中国北方地区现行SVCV分离株的分子特征,为SVCV分子进化研究提供了数据支撑。     

水产动物Akt基因研究进展

Akt(RAC-alpha serine/threonine-protein kinase)是一种丝氨酸(Ser)或苏氨酸(Thr)蛋白激酶,也称为蛋白激酶B(PKB),可以磷酸化多种转录因子,在细胞增殖、细胞免疫应答、细胞代谢调控、细胞发育及存活等过程中发挥重要作用。目前有关水产动物Akt基因及其生物学功能的研究处于起步阶段,资料尚缺乏,本研究中就近年来水产动物Akt基因的序列特征、进化特点、参与的主要通路,以及参与调控鱼类的胚胎发育过程、甲壳类与贝类的免疫防御过程等生物功能等进行综述,指出今后可利用同源克隆或基因组数据挖掘技术获得更多水产动物的Akt基因信息,以便系统和全面地了解该基因在水产动物中的系统进化特点和规律,深入探究不同生理、病理条件下,不同水产动物的Akt基因的响应规律及该基因与其下游靶基因的互作机制,进一步筛选和挖掘能够调控水产动物Akt基因表达的表观遗传调控因子。本研究结果可为充分认识和利用水产动物Akt基因的生物学功能提供更为丰富的资料和线索。