• 快讯 蜜蜂所解析中华蜜蜂基因组和转录组

    编译服务:转基因动植物新品种培育
    编译者:Zhao
    发布时间:2018-02-05
    近日,中国农业科学院蜜蜂研究所解析了中国本土保护蜂种—中华蜜蜂的基因组和转录组数据,揭示了中华蜜蜂的抗螨机制。 中华蜜蜂主要分布在亚洲,是目前我国饲养最多,具有显著经济价值的两个蜂种之一,2006年被列为国家级畜禽遗传资源保护品种。与西方蜜蜂相比,中华蜜蜂工蜂更善于利用零星蜜源,对环境的抗逆能力更强,在低温下仍然可以外出采集,可以有效的抵抗西方蜜蜂的主要寄生害虫-蜂螨的危害。其研究一直是国际上的研究热点。 继西方蜜蜂基因组公布之后,中国农业科学院蜜蜂研究所与浙江大学、泉州师范学院、国家人类基因组上海研究中心、江西农业大学、美国农业部Beltsville蜜蜂研究中心、福建农林大学、中国科学院生物物理研究所、澳大利亚国立大学联合,致力于对中华蜜蜂的分子生物学信息进行研究。在参与单位的共同努力下,中华蜜蜂的基因组和转录组研究取得新进展。项目研究小组分析了中华蜜蜂的基因组序列和转录组数据,并将之与欧洲蜜蜂进行了对比分析。论文的基因分析研究结果表明,中华蜜蜂对螨的抗性与抗菌肽的进化、东方蜜蜂的劳动分工的遗传基础有关。在有螨的情况下,中华蜜蜂表现出更警觉的清理行为,这表明中华蜜蜂的抗螨不仅仅与外来的刺激(如视觉和螨的气味)有关,其体内的内生基因可以启动工蜂的清理行为来移除螨的危害。这些进展有助于了解中华蜜蜂的抗螨机制,为蜜蜂的生物学提供了新的视角,有助于提高全球蜜蜂的健康水平。 本研究得到农业产业技术体系、国家自然科学基金、上海科委等项目的资助。蜜蜂所吴杰研究员等为通讯作者,蜜蜂所刁青云研究员、徐书法研究员等为第一作者。
  • 快讯 我科学家为培育美味番茄品种提供新工具

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    编译者:Zhao
    发布时间:2018-01-15
    1月12日,中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文研究员领衔的科研团队在番茄风味品质研究中取得重大突破。科学家利用大数据分析,揭示了番茄在驯化和育种过程中营养和风味物质发生的变化,及其调控位点,为番茄果实风味、营养物质的遗传调控和全基因组设计育种提供了路线图。相关科研论文在国际顶尖生命科学领域期刊《细胞(Cell)》2018年第1期发表,这是中国农科院第一次在该刊上发表文章,也是今年中国科学家在该刊上发表的第一篇文章。 番茄是世界第一大果蔬作物,具有重要的经济价值。黄三文带领科研团队利用多重组学的大数据,揭示了在驯化和育种过程中番茄果实的营养和风味物质发生的变化,并发现了调控这些物质的重要遗传位点,为植物代谢物的分子机理研究提供了源头大数据和方法创新。同时,该研究结果为番茄果实风味和营养物质的遗传调控和全基因组设计育种提供了路线图。据悉,《细胞(Cell)》同期发表的评述文章认为:该项研究加深了对作物品质化学的科学认识,将推动高品质品种培育,最终消费者能够从风味更佳、营养更好的食品供应中获益。 自2004年起,黄三文带领科研团队积极参与番茄基因组测序任务。经过10余年的潜心研究,广泛收集了全球600多份不同类型的番茄种质资源,并开展了基因组、转录组、代谢组等多组学分析,产生了约7 Tb的原始序列数据,数据分析获得了2600万个基因组变异位点、3万多个基因的表达量和980种果实代谢物的群体多组学数据,构建了全球最大园艺作物组学数据库。同时,利用基因组学技术阐明了番茄从野生番茄成大果栽培番茄的人工驯化过程,发现了现代番茄风味的丢失的基因调控机制,并发现了控制番茄风味的多个调控路径,为更为营养美味番茄的设计育种提供了路线图。成果自2012年后陆续发表在《自然遗传学(nature genetics)》《科学(Science)》等国际顶级学术期刊上,实现了我国在该领域上由“跟跑”转为“领跑”。 该论文的第一作者为黄三文实验室博士后祝光涛、共同第一作者为罗杰实验室的博士研究生王守创,通讯作者为黄三文研究员和罗杰教授。该项研究是中国农科院基因组所与蔬菜花卉研究所、华中农业大学、美国佛罗利达大学、美国佐治亚大学、德国马普研究所的合作成果,得到了科技部、基金委、中国农科院创新工程和广东省、深圳市的支持。
  • 快讯 水稻有望实现高锰低镉

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    编译者:Zhao
    发布时间:2018-01-08
    近日,中国水稻研究所种质创新课题组研究发现了一个控制水稻籽粒锰积累的主效数量性状位点(QTL),并且创制了高锰低镉水稻的优良育种材料。相关研究成果在线发表在《科学报告(Scientific Reports)》上。 锰作为一种重要的矿质元素,在日常饮食中往往不足。通过生物强化作用虽然可以增加水稻籽粒的锰含量,但有害重金属镉含量也同时上升。研究人员利用低锰籼稻品种93-11和高锰品种培矮64s为亲本的重组自交系结合高密度遗传图谱,在水稻第7号染色体短臂上检测到一控制籽粒锰含量的主效QTL——qGMN7.1。93-11背景qGMN7.1的染色体片段代换系其籽粒锰浓度显著上升,镉浓度显著下降,根系的锰吸收能力增强。qGMN7.1最终确证是一个调控锰镉吸收的基因OsNRAMP5,基因启动子的序列变异引起了转录水平的表达差异,导致籽粒锰浓度的变化。该研究表明,OsNRAMP5在调控水稻籽粒锰含量方面起了重要作用。 该研究得到国家自然科学基金的资助。水稻所刘朝雷博士研究生为文章的第一作者,钱前研究员和高振宇研究员为共同通讯作者。 文章链接:https://www.nature.com/articles/s41598-017-18090-7
  • 快讯 我科学家揭示蜜蜂学习和记忆神经生物学机理

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    编译者:Zhao
    发布时间:2017-12-26
    近日,中国农业科学院蜜蜂研究所蛋白质组学创新团队通过对中华蜜蜂(中蜂)和意大利蜜蜂(意蜂)大脑不同分区(蘑菇体、嗅神经叶、视神经叶)蛋白质组的比较研究发现,中蜂大脑嗅神经叶和蘑菇体增强了与嗅觉传导和学习记忆相关的功能。相关研究成果发表在《分子与细胞蛋白质组学(Molecular & Cellular Proteomics)》上。 中蜂和意蜂是目前我国饲养最多的两个蜂种,早在35万年前西方蜜蜂就从东方蜜蜂中进化出来形成了独立的蜂种。它们在外部形态、生理特性和行为方面都形成了各自独特的生物学特性。然而,中蜂和意蜂生物学差异的神经生物学机理尚不清楚。 通过比较两种蜜蜂大脑的不同分区蛋白质组,发现蘑菇体、嗅神经叶和视神经叶三个分区的功能差异也体现在蛋白质组的差异上。蘑菇体上蛋白质的动态变化对突触的塑造和长期记忆的形成具有重要作用。视神经叶上核糖核酸作为第二信使在视觉传导中起重要作用。然而,两蜂种嗅神经叶的蛋白质功能存在显著差异,意蜂嗅神经叶上与突触传导相关的氢离子和氢离子跨膜转运功能加强,而中蜂嗅神经叶中与突触塑造和神经递质长距离传输的微管骨架蛋白功能加强,说明两种蜜蜂在长期的进化过程中形成了与特定生境相关的嗅觉机制。同时,蛋白质合成和信号转导等与学习和记忆相关的功能在中蜂的嗅神经叶中加强了,说明中蜂在长期进化过程中形成了更灵敏的嗅觉机制适应采集零星蜜源的生物学特征。 蜜蜂所博士研究生孟丽峰为本文的第一作者,李建科教授为通讯作者。 全文链接:http://www.mcponline.org/content/early/2017/11/29/mcp.RA117.000159.full.pdf+htm
  • 快讯 我科学家揭示水稻条纹病毒通过干扰植物蛋白棕榈酰化快速建立侵染新机制

    编译服务:转基因动植物新品种培育
    编译者:Zhao
    发布时间:2017-12-15
    12月9日,由中国农业科学院植物保护研究所科研团队通过对水稻条纹病毒(RSV)的生物学、编码蛋白功能及病毒病防控研究,揭示水稻条纹病毒通过干扰植物蛋白棕榈酰化快速建立侵染新机制,进一步探索了RSV和寄主植物之间的博弈现象,并发现了该病毒具备在与植物共进化过程中精巧地调控植物防御蛋白水平从而帮助其快速建立侵染的能力。相关研究成果在线发表在国际学术期刊《分子植物(Molecular Plant)》上。 据悉,由水稻条纹病毒(RSV)引起的水稻条纹叶枯病是目前我国以及东亚地区粳稻生产上最严重的病毒病害之一,近几十年在我国多次爆发流行。病毒侵染植物时,只有穿过植物细胞之间的通道“胞间连丝”才能在植物细胞间移动,实现对植物的侵染。Remorin蛋白是陆地植物特有的蛋白之一,能够特异定位到细胞膜脂筏上,通过影响胼胝体的积累来调控胞间连丝的通透性,相当于把控胞间连丝孔径大小的大门。之前的研究发现该蛋白在调控病原物侵染过程中发挥重要作用。相对于真菌和细菌等植物致病微生物,病毒基因组小,结构简单,仅编码数个蛋白,其中病毒编码的运动蛋白能够辅助病毒在细胞间进行移动,植物病毒是如何通过运动蛋白打开植物细胞的通道之门是一个未解之谜。 为鉴定参与调控RSV侵染植物的寄主因子以及了解RSV在细胞水平的侵染过程,植保所周雪平研究团队首先利用iTRAQ蛋白质谱结合病毒诱导的病毒沉默与CRISPR/Cas9体系成功鉴定了一个负调控RSV侵染的寄主因子NbREM1,NbREM1属于remorin基因家族的Group1亚组。研究证实NbREM1通过调控细胞胞间连丝孔径大小抑制RSV的细胞间移动。利用蛋白定量质谱手段发现NbREM1在病毒侵染的初期蛋白水平显著下调,而转录本水平和对照相比并没有显著的差异,说明RSV侵染可能影响Remorin的翻译后修饰过程。生化分析显示NbREM1蛋白能够被棕榈酰化修饰,而且NbREM1蛋白第206位半胱氨酸是其唯一的棕榈酰化修饰位点。NbREM1的棕榈酰化修饰突变体滞留于植物的内质网以及细胞质中,并诱导细胞自噬途径介导remorin蛋白降解,从而消除remorin对RSV细胞间移动的负调控作用,加速了病毒在细胞间的移动,说明棕榈酰化修饰对于Remorin蛋白的细胞膜定位、蛋白稳定性以及抑制病毒的细胞间移动起到重要作用。研究发现RSV侵染后能够干扰Remorin蛋白的棕榈酰化修饰,深入研究显示RSV编码的运动蛋白NSvc4能够结合Remorin C端棕榈酰化修饰位点区域,干扰其棕榈酰化修饰,导致Remorin细胞膜定位减弱并在内质网大量聚集,诱导细胞自噬并被降解(见附图)。RSV侵染导致Remorin的降解,有利于病毒打开胞间连丝快速进行细胞间的移动。 研究中选取了RSV的两种自然寄主,单子叶寄主水稻和双子叶寄主本氏烟,分别鉴定了两种寄主植物对应的Remorin蛋白,并发现RSV采用类似的手段干扰Remorin的棕榈酰化修饰并通过自噬途径降解该蛋白,减弱其对病毒细胞间移动的抑制。本研究揭示了RSV在和寄主博弈中进化的一种抑制寄主防御的新策略。 该论文的通讯作者为周雪平教授,第一作者为周雪平课题组博士研究生傅帅和徐毅。相关工作得到了国家现代农业产技术体系和国家基础研究973项目资助。