生物技术前沿一周纵览（2018年7月20日）
生物技术前沿一周纵览（2018年7月20日）
SD1基因控制水稻是否怕水淹
植物进化至今能适应各种恶劣环境，却依然害怕水淹。研究人员发现当水稻被淹没时，气态植物激素乙烯会产生，并积聚在体内，随后会出现大量的SD1蛋白质，这是一种酶蛋白，能合成赤霉素（一种具有延长植物高度功能的植物激素）。虽然一般的水稻也会产生SD1蛋白，但是浮稻SD1蛋白的酶活性更高。研究人员认为这是一种“乙烯-赤霉素接替”的新机制，即在水淹时，气态的植物激素乙烯会在植物体内累积，它会诱导可促发SD1增加GAs生成的一种转录因子的表达；GA4是GAs中的一种，它会促使水稻茎秆的快速生长。对不同稻种进行的演化分析提示，这一现代洪泛区稻种来自对孟加拉野生稻祖先的选择性培育。研究人员还通过比较各种水稻的SD1遗传信息，发现SD1基因的变异株在人类挑选的水稻适应性策略中起着协同作用。（Science）
玉米耐低磷胁迫分子调控机制
磷是植物必需的矿质元素。尽管土壤中总的磷含量很高，但由于无机磷酸盐的移动性差、溶解性低，导致土壤中能够被植物直接吸收利用的有效磷浓度很低，磷的有效性已经成为限制作物生产的主要环境因素之一。研究人员发现在玉米中除了miR399- PHO2调控通路参与玉米植株适应低磷胁迫的分子调控过程，还有一种长链非编码RNA——PILNCR1可与PHO2竞争性结合miR399，削弱了miR399对靶基因PHO2的剪切。揭示了PILNCR1-miR399互作及miR399-PHO2调控通路在不同磷利用效率玉米自交系中具有不同的作用方式，这对于筛选和培育磷高效玉米品种提供了重要基础理论依据。（Plant Physiology）
DNA甲基化调控新机制
DNA甲基化是表观遗传研究领域的一个重要方面，在调控基因表达、发育、响应环境信号等多个方面起着关键作用。近年来逐渐揭示了DNA上一种新的修饰腺嘌呤甲基化的重要作用，腺嘌呤甲基化被称为DNA第六种碱基。研究人员用单分子实时测序方法解析了人类基因组中的腺嘌呤甲基化修饰，发现了腺嘌呤甲基化修饰位点保守序列，进一步发现修饰在外显子区域显著富集并且与基因转录激活相关，并且确定了调控腺嘌呤甲基化修饰的甲基化酶和去甲基化酶。（Molecular Cell）
马铃薯纳米抑芽剂
马铃薯营养丰富且是许多国家的主粮，对于维护粮食安全发挥了重要作用。研究人员制备出一种疏水纳米二氧化硅，该材料可有效降低马铃薯表面亲水性，显著抑制马铃薯发芽并降低龙葵素含量，但却不影响马铃薯品质及其种子在土壤中的发芽率。该方法具有成本低（约30元/吨马铃薯）、简便、环境友好等优势，具有广阔的应用前景。（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）
lncRNAs在蓖麻种子发育中的表达调控和遗传模式
长链非编码RNA（lncRNAs）是基因组转录水平的重要形式之一，但长期以来lncRNAs的生物学意义一直缺乏认识。研究人员利用双子叶典型的胚乳型种子植物蓖麻为研究材料，深入解析了lncRNAs的表达规律，揭示了lncRNAs与其临近的蛋白编码基因表现了强烈的共表达，而且它们参与了不同的表达调控网络，强烈地暗示了lncRNAs在调控胚和胚乳的发育中发挥着重要的生物学功能。同时，通过比较发现lncRNAs在物种间的序列保守性低，而在基因组上的位置保守性高。结合前期蓖麻种子DNA 甲基化分析的结果（Xu et al., 2016, Plant Physiology），研究发现胚乳特异表达的lncRNAs与胚乳基因组的低甲基化密切相关。在互交胚和胚乳中（ZB107 × ZB306），绝大部分等位基因能够按照它们父母本基因组的剂量进行表达，显示出lncRNAs对父母本基因组剂量的改变不敏感（从胚的1m：1p到胚乳的2m：1p）。但在胚乳中，有lncRNAs等位位点的表达显著偏离了父母本基因组比例2m：1p的现象，表现出明显的父母本起源影响（parent-of-origin effect），即基因组印迹；一些印迹的lncRNAs与先前鉴定的印迹基因（Xu et al., 2014, Nucleic Acids Research）在基因组中显著聚类，且表现出协同转录，进一步强烈暗示了lncRNAs可能参与了基因组印迹的发生。（The Plant Journal）
基因组编辑取得新进展
工业微生物的基因组编辑技术是微生物代谢工程改造的研究基础和热点，CRISPR/Cas9系统的建立，极大促进了基因组编辑技术的发展。研究人员在大肠杆菌中首次利用CRISPR/Cas9技术实现了四基因的同时高效编辑，两个基因、三个基因、四个基因同时编辑效率分别达到100%、90%、40%。（Biotechnology Journal）
等位基因特异的RNA编辑研究取得进展
RNA编辑是RNA水平一种常见的修饰，是增加基因转录和功能多样性的重要形式。研究人员针对人类和小鼠各种组织中等位基因特异的RNA编辑情况。在人中鉴定出315个等位基因特异的RNA编辑位点，且这些位点在不同组织中有相当比例的重叠。同时，利用远源杂交的小鼠，鉴定到184个等位基因特异的RNA编辑位点，并发现在不同的杂交组合中有相当比例的重叠，这提示鉴定方法是可信的，并证明等位基因特异的RNA编辑是广泛存在的。进一步的SHAPE实验揭示，SNP通过影响RNA二级结构从而产生等位基因特异的RNA编辑。（Nucleic Acids Research）
