生物評論周報第204期:Science TaCol-B5可改變麥穗結構并提高其產量

1、Science:TaCol-B5可改變麥穗結構并提高其產量

2022年4月8日,來自美國俄克拉荷馬州立大學Liuling Yan和Brett F. Carver研究組合作在《科學》雜志發表了題為“TaCol-B5 modifies spike architecture and enhances grain yield in wheat.”的研究成果,發現了TaCol-B5改變小麥穗結構,提高其產量。

據悉,普通小麥的籽粒產量受三個主要因素影響:單位面積的穗數、每穗粒數和粒重。增加其中任何一個因素都可以提高籽粒產量。穗結構影響小麥的谷物產量。

他們報告了基于圖譜的基因克隆,該克隆確定了普通小麥中每個穗狀花序的小穗節數??寺〉幕虮幻麨?TaCOL-B5,它編碼一種與植物物種中的 COL5 直系同源的 CONSTANS 樣蛋白。在普通小麥品種中,顯性 TaCol-B5 (但缺乏編碼 B-box 的區域)等位基因的組成型過表達會增加每個穗的小穗節數并產生更多的分蘗和穗,從而提高轉基因植物在田間條件下的谷物產量。TaCOL-B5 中的等位基因變異導致氨基酸取代,導致蛋白激酶 TaK4 的差異蛋白磷酸化。TaCol-B5 等位基因存在于二粒小麥中,但在全球現代小麥品種中很少見。

 

(評論:該TaCol-B5基因的發現對于深入了解小麥產量性狀基因的作用機制具有里程碑式的意義,使我們對小麥增產機制有了更深入的理解。

文章來源:

Xiaoyu Zhang, Haiyan Jia et al,?TaCol-B5 modifies spike architecture and enhances grain yield in wheat. DOI: abm0717 Science最新IF:41.037

 

2、Nature:繪制出人類生命周期中的大腦圖表

2022年4月6日,來自英國劍橋大學R. A. I. Bethlehem等研究人員合作在學術期刊《自然》上發表了題為“Brain charts for the human lifespan.”的研究成果,繪制出人類生命周期中的大腦圖表。

研究人員組裝了一個互動的開放資源,用于衡量來自任何當前或未來的核磁共振數據樣本的大腦形態(http://www.brainchart.io/)。其目標是將這些參考圖表建立在現有的最大和最全面的數據集上,并承認由于核磁共振研究相對于全球人口多樣性的已知偏差而產生的局限性,研究人員匯總了100多項主要研究中的123,984張核磁共振掃描,這些掃描來自受孕后115天到100歲的101,457名參與者。核磁共振成像指標通過百分位數來量化,相對于大腦結構變化的非線性軌跡,以及變化率,在整個生命周期內。

 

 

腦圖確定了以前沒有報道的神經發育里程碑,顯示了個人在縱向評估中的高度穩定性,并顯示了對主要研究之間的技術和方法差異的穩健性。與非中心化的MRI表型相比,百分位數顯示出更高的遺傳性,并提供了非典型大腦結構的標準化測量,揭示了跨神經和精神疾病的神經解剖學變化模式??傊?,腦圖表是以多種常用神經影像表型的規范軌跡為基準,對個體變異進行穩健量化的重要步驟。

據悉,在過去的幾十年里,神經影像學已經成為人類大腦基礎研究和臨床研究中無處不在的工具。然而,目前沒有參考標準來量化神經影像指標隨時間變化的個體差異,這與身高和體重等人體測量特征的生長圖形成鮮明對比。

 

(評論:也許可以用到檢測異常的大腦變化上)

文章來源:

Bethlehem, R. A. I., Seidlitz, J. et al,Brain charts for the human lifespan, DOI: 10.1038/s41586-022-04554-y, Nature最新IF:43.07

 

3、Nature Genetics:面包小麥基因組長序列測序有助于抗病基因的克隆

2022年3月14日,來自沙特阿卜杜拉國王科技大學?Simon G. Krattinger和南非Stellenbosch大學Renée Prins共同合作在《自然—遺傳學》雜志發表了題為“Long-read genome sequencing of bread wheat facilitates disease resistance gene cloning.”的研究成果,研究揭示了面包小麥基因組長序列測序有助于抗病基因的克隆。

在這里,研究小組通過結合高保真長讀長、光學作圖和染色體構象捕獲,生成了南非面包小麥 (Triticum aestivum) 栽培品種 Kariega 的14.7Gib染色體級組裝。由此產生的染色體組裝比之前的小麥組裝多了接近一個數量級。Kariega 對毀滅性的真菌條銹病具有持久的抵抗力。研究人員確定了編碼細胞內免疫受體的種族特異性疾病抗性基因Yr27是這種抗性的主要貢獻者。Yr27 與葉銹病抗性基因 Lr13 是等位基因且Yr27和Lr13蛋白具有97%的序列一致性。

QYr.sgi-2B基因組區域

 

他們的研究結果證明了產生染色體規模的小麥組裝以克隆基因的可行性,并舉例說明了單拷貝基因的高度相似等位基因可以賦予對不同病原體的抗性,這可能為未來設計具有多重識別特異性的Yr27等位基因提供了基礎。

據介紹,從大型、復雜的作物基因組中克隆農學上重要的基因仍然具有挑戰性。

 

(評論:該研究結果證明了染色體級小麥組合克隆基因的可行性,并證明了單拷貝基因高度相似的等位基因可以對不同的病原菌產生抗性,為今后工程化設計特異性的Yr27等位基因抗病品種提供了基礎。)

文章來源:

Athiyannan, Naveenkumar et al,?Long-read genome sequencing of bread wheat facilitates disease resistance gene cloning. DOI: 10.1038/s41588-022-01022-1, Nature Genetics

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