植物基因组的迷恋

基因组生物学我们对植物就像下一个植物学家一样着迷,在过去的几个月中,我们在该期刊上看到了一些出色的植物研究发表。在这里,高级编辑安德鲁·科斯格罗夫(Andrew Cosgrove)强调了他的一些最爱。

作为基因组学杂志,基因组测序是我们的面包和黄油,我们在农作物中进行了一些大规模的基因组测序研究。Lin Zeng及其同事看着开心果。他们对93种不同开心果品种的基因组和49棵野生树进行了测序,其中一些来自不同种类的种植开心。通过比较基因组,他们能够将该物种的驯化与大约8000年前的历史相结合,并发现毫不奇怪的是,农民选择了种子大小较大的树木。

Jinyu Wang及其同事对比较大豆和玉米的驯化。对于每种作物,作者都比较了野生和栽培植物的基因组。有趣的是,驯化导致两种农作物的基因组发生了类似的变化,在没有基因的基因组区域优先发现了一些信号。两种农作物也显示出暴露于太阳能紫外线引起的突变的证据。

与哺乳动物细胞相比,在植物中的分子细节的探索良好并不罕见,但是越来越多的研究正在改变这种状况。

近年来,CRISPR/CAS9系统对操纵基因组的潜力引起了很多兴奋。该系统允许研究人员在基因组中的特定位置进行削减。削减后,接下来发生的事情取决于研究人员的目标。该切割可用于使基因失活,也可以使用替代序列修复以改变基因的行为。我们发表的一些最近的研究以有趣的方式在植物中使用了CRISPR/CAS9。

Devang Mehta及其同事试图使用CRISPR/CAS9作为一种方式使木薯植物具有抗木薯摩西双子座的抗性这是一种毁灭性的疾病,可以严重影响整个非洲和南亚超过十亿人消耗的农作物的产量。他们设计了木薯植物来表达CRISPR/CAS9,旨在切割病毒基因组内的序列,防止病毒在植物中繁殖。这与CRISPR/CAS9在其内源性基因组中的作用非常相似,并且已用于在其他农作物中设计耐药性。但是,在这种情况下,作者并没有成功,发现该病毒迅速发展以逃避切割。这为未来在这个方向上的努力提供了思考的食物。

Haroon Butt及其同事使用CRISPR/CAS9作为一种突变特定蛋白的方法在植物中,有可能改善农作物。作为原理的证明,他们使用它来推导抗剪接抑制剂的抗剪接蛋白SF3B1的固定抑制剂。这种蛋白质的天然抑制剂是由链霉菌细菌和其他抑制剂已被用作除草剂。在该方法中,CRISPR/CAS9用于在SF3B1基因中的所有位点切割,并修复切割,可能会产生突变。然后在SF3B1抑制剂的存在下生长植物,而生长的植物显然对抑制剂具有抗性。不同的植物具有不同水平的抗性。该方法可以应用于已知应对给定选择压力的任何基因,因此有可能用于产生对干旱或传染病或高盐状况的抗性植物,或任何其他影响植物生长的疾病。

野生型和突变体2C核的代表性共聚焦图像
取自的图像文章

最后,我们有一项不错的分子生物学研究。在哺乳动物中,众所周知,核层粘蛋白,蛋白质形成篮子样结构,使细胞核形成形状,系绳染色体,以使细胞核的周围。束缚序列富含转录沉默的基因。在植物中,还众所周知,转录沉默的基因位于核周围,但与哺乳动物细胞相比,探索的细节要好得多。Bo Hu和同事有更详细地看一下。他们表明,就像在哺乳动物中一样,将层状蛋白定位在细胞核边缘所需的层状蛋白需要,并且需要以特定序列甲基化DNA才能发生这种情况。层粘连蛋白样蛋白之一直接与DNA相互作用。

可悲的是,尽管植物如此引人入胜,但在植物中的分子细节比在哺乳动物细胞中探索的分子细节不太罕见,但越来越多的研究正在改变这样的研究。我们还越来越多地看到创新的作物改进方法,例如Mehta和Butt的作物,以及越来越多的关于农作物的驯化历史的研究,例如Zeng和Wang文章。植物基因组学研究确实在开花。

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