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2019/03/19 杨琴

多组学手段解析玉米细胞自噬过程 植物细胞自噬(autophagy)是一类依赖于液泡的蛋白质降解途径,植物在逆境胁迫下,会发生细胞自噬,胞内物质被包裹到双层膜的自噬小泡中, 通过运输进入液泡进行降解, 产生新的小分子以供细胞重新利用。目前在植物中已经鉴定到了很多跟细胞自噬尤其是形成自噬体有关的基因,这类基因被称为ATG基因(autophagy-related genes)。 玉米转座子插入突变体atg12(细胞自噬突变体)在缺氮条件下表现生长受阻,叶片提前衰老,产量降低,而在营养正常条件下表型正常,说明氮胁迫与细胞自噬密切相关。近日,来自华盛顿大学的Richard D. Vierstra教授课题组在Nature Plants上发表了题为“Maize mult......

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2019/03/19 王桂凤

核小体桥激活DNA甲基转移酶功能 A Nucleosome Bridging Mechanism for Activation of a Maintenance DNA Methyltransferase DNA甲基化与基因组中沉默区域即异染色质密切相关。在哺乳动物中,DNA甲基化受阻会造成各种发育缺陷和癌症。而植物中,异常的DNA甲基化会导致严重的发育表型。要使DNA甲基化行之有效,其必须能够跨代遗传。然而,DNA甲基化在特定染色质区域保真维持的生化和结构机制仍不清楚。 表观遗传领域泰斗加州大学洛杉矶分校的Steven Jacobsen实验室和旧金山分校的Geeta Narlikar实验室在《Molecular Cell》发表了“A Nucleos......

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2019/03/19 沈亚欧

HI-Edit——实现对作物品种的快速基因编辑 以转基因为基础的CRISPR/Cas9技术已经成为改良作物农艺性状的重要手段,但由于很多有育种价值的材料并不能进行遗传转化,要对其进行性状改良往往要先将基因编辑载体通过转基因导入一些优良的转化受体中,再通过多代回交结合分子标记辅助选择,将其后代回交至待改良材料的遗传背景,该路线周期长、成本高。先正达公司的科研人员提出了基于单倍体诱导的HI-Edit新策略, 并在玉米、小麦等单子叶作物和双子叶拟南芥中进行了验证。 此方法得益于MATL基因的发现,该基因敲除后的材料具有诱导单倍体的特性。研究人员首先选用了一个适合做玉米转基因但并非单倍体诱导系的NP222自......

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2019/03/19 刘学

玉米蚜广泛分布于玉米产区,可为害玉米、小麦、高梁、水稻及多种禾本科杂草。苗期以成蚜、若蚜群集在心叶中为害,引致叶片变黄或发红,分泌蜜露,产生黑色霉状物;抽穗后为害穗部,吸收汁液,妨碍生长,还能传播多种禾本科谷类病毒。 本文作者之前的研究发现,自交系Mp708对玉米蚜有很好的抗性。在本文的进一步研究中发现,Mp708通过增加玉米蚜刺吸叶片的难度来增强对玉米蚜的抗性。在玉米中,苯并嗪及其衍生物通过增加胼胝质的沉积来增强对玉米蚜的抗性。然而,在玉米蚜吸食Mp708过程中,植株的苯并嗪及其衍生物的含量并没有明显变化。这说明在Mp708中存在另一种不依赖于苯并嗪的途径来增强对玉米蚜的抗性。实验表明,在Mp708中持续高水平的12-Oxo-phytodienoic acid(OPD......

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2019/03/19 刘红军

RNA结合基序蛋白48是U12剪接和玉米胚乳分化所必需的 RNA binding motif protein48 is required for U12 splicing and maize endosperm differentiation 真核蛋白质编码基因通常被内含子打断,pre-mRNA的剪接是蛋白质表达的基础。真核生物的最后一个共同祖先有两类内含子,它们被不同的剪接体复合物剪接。绝大多数内含子被称为U2型内含子,由主剪接体剪接。还有罕见的U12型内含子,由小剪接体剪接。细胞内小剪接体浓度较低,U12型内含子的体外和体内剪接速度明显慢于U2型内含子。因此,U12型内含子的剪接可以限制小内含子基因(MIGs)成熟转录本的丰度。尽管MIGs的存在和数量在物种间......

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2019/03/19 韩洁楠

基因的生物学功能及调控网络一直是分子生物学领域的研究热点。中国科学院生物多样性研究中心,台湾演化生物学家李文雄课题组提出了通过动态比较转录组基因共表达网络揭示基因调控网络的新方法,文章发表在PNAS《Comparative transcriptomics method to infer gene co-expression networks and its applications to maize and rice leaf transcriptomes》。 特定条件下动态分析某一生物学过程的转录组,是发现该过程调控因子及其调控网络的有效手段。但这样一来得到的转录组数据非常复杂,可称之为3D数据,基因表达水平受时间(或发育时期)及环境条件的多重影响。这些数据对于研究基......

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2019/03/19 董朝斌

在多细胞生物中,减数分裂是生命周期中的一个关键事件,其间配子体中染色体数量减半、染色体片段重组产生新的等位基因组合。但目前人们对于有机体如何开启减数分裂进程的机制尚不清楚。在玉米花药发育过程中,孢原细胞(archesporial cell)是减数分裂细胞系中的起始细胞类型,在后续约三天的发育时间里经历有丝分裂后成为花粉母细胞(pollen mother cell),标志着减数分裂期的开始。在这篇发表于Bioxiv的文章中,作者从玉米发育早期的花药组织中分离了不同发育阶段的孢原细胞和花粉母细胞,并获得了高质量的单细胞mRNA测序数据。分析结果展现了配子体进入减数分裂时期前后的转录组建成模式,其中包括了进入减数分裂之前基因的平滑连续表达阶段以及减数分裂前期表达丰度的急剧转变阶......

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2019/03/19 代明球

单碱基编辑工具是实现精准遗传变异的新型基因编辑工具,分为胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editors, CBEs )和腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editors, ABEs)两种系统,在遗传疾病治疗与农作物性状改良等方面颇具应用前景。然而,到目前为止,单碱基编辑技术在基因组范围产生的脱靶效应仍缺乏有效的评估。近日,中国科学院遗传与发育生物学高彩霞课题组在Science上发表题为Cytosine, but not adenine, base editors induce genome-wide off-target mutations in rice 的论文,利用BE3, HF1-BE3与ABE三种广泛应用的单碱基编辑系统对水稻进行基因编辑,......

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2019/02/18 王桂凤

染色体涂染(chromosome painting)是将整条染色体、某条染色体臂或者染色体某个片段的DNA制备成荧光标记探针,利用FISH技术将探针杂交到体细胞有丝分裂中期、减数分裂粗线期以及细胞分裂间期细胞核,通过荧光显微镜观察荧光标记在染色体或细胞核中的分布,从而分析和研究染色体的重组、畸变以及同源基因等。哺乳动物全染色体涂染通过染色体分选或者显微切割结合构建单个染色体文库合成探针,前提是必须阻断基因组中重复序列的杂交或者从探针文库中预先去除这些序列。 美国密苏里大学James A. Birchler实验室通过转录标记唯一寡聚核苷酸扩增文库开发了玉米10条染色体的全染色体涂染探针。他们首先利用k-mer分析B73鸟枪文库获得基因组中的唯一序列用于合成染色体特异的寡聚......

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2019/02/18 代明球

由于连锁不平衡的存在,通过GWAS找到的显著关联的位点附近,往往会有多个候选基因存在。而如何进一步缩小候选基因的范围,一个常规的做法是手动查找所有候选基因的功能注释信息。但对于玉米这一类基因功能注释信息较少的物种来说,这种方式效果较差。本文开发出了一种结合表型GWAS结果和基因共表达网络的计算框架Camoco。该方法的原理是基于一定的假设条件,表型是受到多个基因调控的,且在这些基因位点都有多种变异,这些变异导致这些基因的共表达网络结构是非随机的。通过使用三组表达量数据,503份材料的苗期基因表达量,B73的76个不同组织或时间的表达量数据,46份材料的成熟根中基因表达量数据,以及玉米离子组的表型数据,使用Camoco计算得到了候选基因。并且其中两个候选基因的功能得到了突变......

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