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遗传发育

2018-01-02

科学中国人 2017年19期
关键词:金龙鱼扇贝株型

遗传发育

扇贝发育演化

中科院海洋研究所刘保忠组与国内外科学家合作开展扇贝发育演化研究,相关论文发表于《自然-生态学与进化》。研究解析了重要的双壳贝类虾夷扇贝的全基因组序列,发现在超过3亿年的演化过程中扇贝基因组变化缓慢,其全部19对染色体的结构与预测的现有多数动物共同祖先的17对染色体保持了惊人的一致性,这种保守性远超过了其它已知基因组信息的动物。通过对Hox基因的分析,提出了关于Hox基因表达的新概念:分段共线性(subcluster temporal co-linearity, STC)。通过对扇贝的全部11个Hox基因在胚胎和幼虫期的动态表达规律进行了系统分析,支持了STC假说。

Hox基因组成与聚类分析等

虾夷扇贝

小麦远缘杂交及着丝粒结构功能

中科院遗传发育所韩方普研究组开展小麦远缘杂交及染色体工程育种研究,为小麦育种提供了新的种质资源,也为染色体结构和功能研究提供了新的素材,研究论文发表于《植物杂志》。小麦与黑麦的杂交工作始于19世纪70年代,育种家和遗传学家看到小黑麦的优良性状,一百多年来,一直进行小麦与小黑麦的回交、自交来进行新品种选育。全球推广的普通小麦品种中大约有70%含有一对特殊的染色体:称之为1BL/1RS易位系,即普通小麦第一同源群B组染色体的长臂与黑麦的1R染色体短臂连接在一起形成小麦-黑麦染色体易位系。我国许多大面积推广的小麦新品种含有这条融合着丝粒的染色体。

非编码RNA和转座子在长寿中的作用机制

中科院-马普学会计算生物学伙伴研究所韩敬东研究员等该研究在探索能量限制调控非编码RNA和转座子表达的机制,相关成果发表于《细胞-报告》。对生活方式的不同干预,比如改变饮食中糖、蛋白质和脂肪的摄入比例,热量的摄取以及能量消耗,可以影响人类对衰老相关疾病的易感度,甚至影响寿命。在不引起营养不良条件下的能量限制以及其他一些生活方式(比如自主锻炼)可以减少衰老相关疾病,比如肥胖、二型糖尿病和心血管疾病的发生。研究揭示了有益于长寿的生活方式可以引起对转座子的有效抑制,并且这些抑制可以保护染色质免受非正常RNA转录和基因表达失调的影响。

水稻理想株型基因超高产等位位点的克隆与作用机理

中科学上海生命科学研究院植物生理生态研究所何祖华研究组、遗传发育所李家洋研究组等科研人员实现了超级稻新品种的分子设计育种,为今后水稻理想株型的分子设计育种提供了遗传资源和技术途径,相关论文发表于《自然-通讯》。水稻株型是决定水稻产量的主要因素之一,也是决定抗倒性的主要农艺性状,水稻理想株型的塑造是提高水稻产量的重要途径。控制水稻理想株型的主基因IPA1编码一个含SBP-box的转录因子,参与调控多个生长发育过程。IPA1对株型有着精细的剂量调控效应,利用IPA1的不同等位位点,实现IPA1的适度表达是形成大穗、适当分蘖和粗秆抗倒理想株型的关键。

水稻粒宽与粒重调控新机制

中国农科院作物科学研究所万建民院士领导的水稻功能基因组学创新研究组揭示了控制水稻粒宽与粒重关键基因GW5通过调节油菜素内酯(brassionsteroids,BR)信号途径调控水稻籽粒发育的新机制,初步阐述了其功能作用模式与遗传调控网络,为水稻高产育种提供了的理论依据。研究论文发表于《自然-植物》。水稻粒型是决定籽粒重量进而影响水稻产量和品质的重要性状。GW5蛋白定位在细胞质膜上,并可与油菜素内酯信号途径中的一个关键激酶GSK2直接互作,抑制GSK2磷酸化下游两个转录因子BZR1和DLT活性,使得非磷酸化状态的BZR1与DLT积累并进入细胞核中,调控BR下游响应基因表达,调控生长发育。

保存完美的金龙鱼

中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员张江永和加拿大阿尔伯塔大学教授Mark Wilson报道了在我国首次发现的骨舌鱼科金龙鱼属一新种:中华金龙鱼(Scleropages sinensis),相关研究成果发表于《古脊椎动物学报》。金龙鱼是一种名贵的观赏鱼类,属于骨舌鱼超目骨舌鱼目骨舌鱼科。骨舌鱼类是真骨鱼中较古老的类群,虽然金龙鱼的现生种发现于各种河流和小溪中,但它比较喜欢水草茂盛的静水环境,一般在春季的夜间产卵,由雄性亲鱼在口中孵化。金龙鱼一般游弋于表层水中,以鱼虾、昆虫、甲壳虫为食,甚至包括青蛙、蜥蜴、老鼠等,也可以跃出水面捕捉蜻蜓等昆虫。中华金龙鱼也应该有相似的生长环境和食性。

猪尾鼠新物种

中科院昆明动物研究所蒋学龙课题组将猪尾鼠属系统发育与分类研究中取得的新进展发表于《哺乳动物学杂志》。尾鼠属(Typhlomys)隶属于啮齿目刺山鼠科,是一种小型树栖型哺乳动物,因其眼睛小而又被称为“盲鼠”。猪尾鼠属原为单型属,猪尾鼠(Typhlomys cinereus)模式产地在福建挂敦,在中国长江以南和越南北部广泛分布。分子界定形成的5个支系均已达到物种水平,其中采自云南轿子山3号标本和大围山1号标本单独聚成一支,且在形态上明显区别于其它支系,而将其描记为一新物种。研究还发现沙巴猪尾鼠的IRBP基因编码区出现了单个碱基的缺失,可能预示着猪尾鼠视觉出现了退化。

功不可没的普通野生稻

中科院遗传与发育生物学研究所储成才研究组和丹麦哥本哈根大学、美国加州大学伯克利分校等合作,通过对已发表的野生稻和栽培稻基因组数据的深入挖掘,发现野生稻基因组中有着人工选择驯化的痕迹,从而证实有大量栽培稻基因流入野生稻群体,相关工作发表于《基因组研究》。普通野生稻一直被认为是亚洲栽培稻的野生祖先,也是水稻改良过程中的重要种质资源。普通野生稻经过近万年的驯化到农家品种,进一步经过近百年的现代育种得到现代栽培稻品种,这一过程伴随着遗传多样性的减少和很多优异基因的丢失。育种家在现代育种实践中也逐渐意识到这一点,水稻重大改良过程中的很多重要基因,就是来自于普通野生稻。科

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