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《追溯关键基因的牛结核病抗性》

  • 来源专题：动植物疫病
  • 编译者： 刘小燕
  • 发布时间：2020-02-26

  • 研究人员已经在专门的肺部免疫细胞中绘制了活性和非活性基因的图谱，这些基因在抵抗牛结核（bTB）感染中起着关键作用。由都柏林大学（UCD）的科学家与罗斯林研究所合作进行的旨在改善牛遗传学和对bTB耐药性的研究可能会受益于这些发现。

    关键的肺细胞称为肺泡巨噬细胞，是第一个遇到在感染过程中引起牛结核的细菌的免疫细胞。为了确定这些细胞中哪些基因在感染过程中是活跃的或者发生了变化，研究小组探索了被感染巨噬细胞染色体上的所有化学变化。在感染过程中，细菌会改变巨噬细胞的基因活性，从而促进它自身在细胞中的存活。

    牛结核病是由牛分枝杆菌感染引起的，牛分枝杆菌也可能引起包括人在内的其他哺乳动物疾病。牛结核对牲畜和人类均构成威胁，每年给农业造成了高达30亿美元的损失。

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  • 《基因组所萧玉涛团队发现草地贪夜蛾关键抗性基因》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2023-11-10
    •     近日，基因组所农业昆虫基因组学创新团队在《美国国家科学院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）》（IF=11.1）上发表题为“Downregulation of a transcription factor associated with resistance to Bt toxin Vip3Aa in the invasive fall armyworm”的研究论文。该研究综合运用遗传学、分子生物学、基因编辑等研究方法定位了首个Bt-Vip3A抗性基因。该抗性基因为myb转录因子（命名为Sfmyb）。进一步研究发现，Sfmyb启动子区域缺失导致其表达量显著下调，介导草地贪夜蛾对新型杀虫蛋白Vip3Aa的抗性。该研究在全球范围内首次鉴定到了Bt-Vip3A抗性基因位点，并且解析了候选基因的作用机制。     营养期杀虫蛋白（vegetative insecticidal proteins，Vip3A）是苏云金芽孢杆菌 (Bt) 在营养生长阶段产生的一种新型杀虫蛋白，对许多重要鳞翅目害虫具有较强的杀虫活性。是极其重要的生物育种工具基因。表达Vip3A的玉米和棉花的作物已在美国、巴西、阿根廷等地商业化种植，对粮食安全生产起到了重要的保障作用。但是Vip3A蛋白的作用机理和抗性机制的研究仍然非常匮乏，是抗虫作物持续发挥功效的重大隐患。     团队以重大入侵农业害虫草地贪夜蛾为模型，通过35代的汰选，获得了一个对Vip3Aa具有206倍的抗性品系DH-R。利用F2分离的表型开展了GWAS分析，通过正向遗传学的手段成功定位到1个候选区间。随后通过精细定位、抗感之间转录组分析等，鉴定到一个抗性相关基因Sfmyb。进一步采用基于CRISPR/Cas9基因编辑和RNAi的反向遗传策略，在草地贪夜蛾体内敲除或者敲低该基因后，幼虫对Vip3Aa的敏感性显著降低，从而明确了Sfmyb是草地贪夜蛾对Vip3Aa产生抗药性的关键基因。克隆启动子区域，发现在抗性品系中Sfmyb启动子具有多个点突变和2个indel，启动子活性实验表明，抗性品系中Sfmyb启动子活性显著下调。最后，利用酵母单杂系统对Sfmyb调控的下游靶标基因进行了预测，对潜在的靶标基因进行了分析。
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  • 《将转录激活子样效应因子（TALE）切口酶介导的SP110基因敲入牛体内以增加其对结核菌感染的抗性》
    • 来源专题：结核病防治
    • 编译者：李阳
    • 发布时间：2015-03-20
    • 近期，西北农林科技大学的研究人员在《PNAS》杂志上发表题为“TALE nickase-mediated SP110 knockin endows cattle with increased resistance to tuberculosis”的学术论文。在这项研究中，研究人员把小鼠基因SP110通过一种称为转录激活样效应因子核酸酶调控的基因组修饰方法，插入到牛的基因组中，得到了一种转基因牛，它表现出了对牛结核菌感染的抗性，牛结核菌是造成动物与人结核病的一种细菌。 通过同源重组的基因打靶，可以精确地修饰基因组，已被广泛用于基因功能研究和生产转基因动物。转录激活子样效应因子核酸酶（TALEN）是一种可编程的核酸酶，包含一个FokI核酸酶结构域和一个来源于植物病原菌黄单胞菌、被称为“转录激活因子样效应因子”的DNA结合域。TALEN可诱导基因组中一个精确的、定义的位置的双链断裂（DSB），从而在DSBs被非同源末端连接（NHEJ）修复错误时导致不可预料的基因突变。 此外，TALEN也可以用于结合专门设计的外源供体DNA，来产生大规模的缺失、基因中断、DNA增加或单个核苷酸变化。在过去的两年当中，已有众多关于“TALEN介导的基因敲除”的例子报道，但成功的敲入（knockins）是罕见的。TALEN介导的位点特异性转基因技术已成功地应用于模型动物，甚至大型家畜，如猪和牛。然而，据我们所知，利用TALENs技术的基因敲入转基因牛还没有相关报道。 结核病是由牛结核分枝杆菌（Mycobacterium bovis）引起的一种人畜共患病，可由动物传播给人类以及在人类之间进行传播。它是全球公共卫生和农业的一种严重威胁。牛结核病在世界各地是广泛分布的，目前在非洲和亚洲的许多不发达地区，并没有有效的计划来消除或控制这种疾病。因此，这些地区迫切需要更广泛而有效的牛结核病控制研究。小鼠SP110基因是结核分枝杆菌（MTB）感染控制过程中一个有希望的候选基因。SP110可以控制巨噬细胞中的结核分枝杆菌生长，并诱导感染细胞的细胞凋亡。 在这项研究中，研究人员通过同源重组的转录激活因子样效应因子（TALE）切口酶介导，成功实现了SP110核体蛋白基因（SP110）的敲入，从而产生了抗结核的转基因牛。体外和体内的转染实验表明，转基因牛能够控制牛分枝杆菌的生长和增殖，打开细胞死亡的凋亡通路，而不是感染后坏死，并有效抵抗结核病患牛在自然界的低剂量结核分枝杆菌传播。 在这项研究中，研究人员开发了转录激活因子样效应（TALE）切口酶技术，将一个小鼠SP110基因插入到荷斯坦牛的基因组中。因此，TALEN是这一重要家畜靶向基因改造的一个有效工具。此外，本研究的结果还有助于牛结核病的控制。
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