生物评论周报202期:Science揭示增加玉米与水稻产量的趋同选择机制

1、Science:揭示增加玉米与水稻产量的趋同选择机制

 

2022年3月25日,来自中国农业大学杨小红等研究人员合作在《科学》杂志上发表了题为“Convergent selection of a WD40 protein that enhances grain yield in maize and rice. “的研究论文,发现可提高玉米和水稻产量的WD40蛋白的趋同选择。

 

Fig 1| 玉米和水稻趋同选择的分子机制

 

研究人员发现,玉米的定量性状位点KRN2和它的水稻直系亲属OsKRN2经历了趋同选择。这些同源基因编码WD40蛋白,并与一个功能未知的基因DUF1644相互作用,对两种作物的籽粒数进行负向调节。玉米中KRN2或水稻中OsKRN2的基因敲除分别增加了10%和8%的粮食产量,而在其他农艺性状方面没有明显的权衡。此外,全基因组扫描确定了490对在玉米和水稻进化过程中经历了趋同选择的正交基因,这些基因富集于两条共同的分子通路。KRN2与其他趋同选择的基因一起,为未来的作物改良提供了一个很好的靶标。

据悉,更好地了解作物之间的趋同选择的程度可以大大改善育种计划。

 

(评论:这些结果不仅有助于深入认识和理解农作物的进化和改良过程,而且对加速作物的育种进程和为从头驯化创制新型作物提供有价值的信息。)

 

文章来源:

Wenkang Chen, Lu Chen al, Convergent selection of a WD40 protein that enhances grain yield in maize and rice. DOI: abg7985,Science:最新IF:41.037

 

2、Nature Biotechnology:用于生产和口服蛋白质治疗剂螺旋藻的开发

 

2022年3月21日,来自美国Lumen生物科学公司James Roberts研究团队在《自然—生物技术》杂志上发表了题为“Development of spirulina for the manufacture and oral delivery of protein therapeutics “的研究出成果,他们研究开发出了用于生产和口服蛋白质治疗剂的工程化螺旋藻。

在这里,研究人员报告了在螺旋藻中稳定、高水平表达生物活性蛋白的基因工程方法,包括大规模的室内培养和下游加工方法。将外源基因靶向整合到螺旋藻染色体 (chr) 中后,编码的蛋白质生物药物可占总生物量的15%,在口服给药前无需纯化,无需冷藏即可稳定,并且当封装在干螺旋藻中时在胃转运过程中受到保护。口服螺旋藻表达的针对弯曲杆菌的抗体可预防小鼠疾病,一项1期临床试验证明了对人类给药的安全性。螺旋藻通过将基于食品的生产宿主的安全性与可获得的基因操作和微生物平台的高生产力相结合,为生产口服治疗性蛋白质提供了一个有利的系统。

据了解,由于缺乏遗传工具,可食用光合蓝藻(螺旋藻) 作为生物制造平台的使用而受到限制。

 

螺旋藻染色体的同源重组

Fig 2| 螺旋藻染色体的同源重组

 

(评论:螺旋藻可用于组成和高效表达蛋白质药物,其生产能力和药效十倍甚至百倍于其它食品平台的效果,为口服蛋白药物的生产提供了新的有力工具。)

 

文章来源:

Jester, Benjamin W., Zhao, at al, Development of spirulina for the manufacture and oral delivery of protein therapeutics. DOI: 10.1038/s41587-022-01249-7, Nature Biotechnology::最新IF:43.07

 

3、Nature:灵长类大脑抑制性神经元的发育与进化机理

 

2022年3月23日,来自美国加州大学Alex A. Pollen研究团队在《自然》杂志上发表了题为“The development and evolution of inhibitory neurons in primate cerebrum .“的研究成果,他们的工作揭示了灵长类大脑抑制性神经元的发育与进化机制。

 

在这里,研究人员通过分析250181个细胞的转录组,重建了猕猴和小鼠在整个神经发生期产生的抑制性神经元 (INs)的基因表达轨迹。他们发现,在哺乳动物中,胎儿产前产生的INs的最初类别在很大程度上是保守的。尽管如此,他们确定了两种截然不同的发育机制,用于在产前发育过程中指导新细胞类型的进化。首先,研究人员发现最近鉴定出的灵长类特异性TAC3纹状体INs是由一个独特的祖细胞转录程序指定的,然后在新生神经元中诱导一系列不同的神经肽和神经递质受体。其次,他们发现多类转录保守的嗅球 (OB) 结合的前体被重定向到扩展的灵长类白质和纹状体。这些类别包括类似于 OB 的多巴胺能肾小球周细胞的新型月桂纹状体周围神经元。

研究人员提出了一个进化模型,提供较小灵长类动物OB的保守的初始神经元类别在扩大的纹状体和皮层中重复使用。总之,他们的研究结果为哺乳动物INs的初始分类提供了一个统一的发育分类。

据介绍,神经解剖学家长期以来一直推测,扩展的灵长类动物大脑包含增加的抑制性神经元 (INs) 的形态多样性,最近的研究已经在分子水平上确定了灵长类动物特异性的神经元群体。然而,研究人员对大脑中特定进化新细胞类型的发育机制知之甚少。

 

(评论:揭示了神经细胞类型进化的多种发育机制)

 

文章来源:

Schmitz, Matthew T., Sandoval et al, The development and evolution of inhibitory neurons in primate cerebrum. DOI: 10.1038/s41586-022-04510-w, Nature最新IF:43.07

 

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