生物评论周报第204期:Science TaCol-B5可改变麦穗结构并提高其产量

1、Science:TaCol-B5可改变麦穗结构并提高其产量

2022年4月8日,来自美国俄克拉荷马州立大学Liuling Yan和Brett F. Carver研究组合作在《科学》杂志发表了题为“TaCol-B5 modifies spike architecture and enhances grain yield in wheat.”的研究成果,发现了TaCol-B5改变小麦穗结构,提高其产量。

据悉,普通小麦的籽粒产量受三个主要因素影响:单位面积的穗数、每穗粒数和粒重。增加其中任何一个因素都可以提高籽粒产量。穗结构影响小麦的谷物产量。

他们报告了基于图谱的基因克隆,该克隆确定了普通小麦中每个穗状花序的小穗节数。克隆的基因被命名为 TaCOL-B5,它编码一种与植物物种中的 COL5 直系同源的 CONSTANS 样蛋白。在普通小麦品种中,显性 TaCol-B5 (但缺乏编码 B-box 的区域)等位基因的组成型过表达会增加每个穗的小穗节数并产生更多的分蘖和穗,从而提高转基因植物在田间条件下的谷物产量。TaCOL-B5 中的等位基因变异导致氨基酸取代,导致蛋白激酶 TaK4 的差异蛋白磷酸化。TaCol-B5 等位基因存在于二粒小麦中,但在全球现代小麦品种中很少见。

 

(评论:该TaCol-B5基因的发现对于深入了解小麦产量性状基因的作用机制具有里程碑式的意义,使我们对小麦增产机制有了更深入的理解。

文章来源:

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:绘制出人类生命周期中的大脑图表

2022年4月6日,来自英国剑桥大学R. A. I. Bethlehem等研究人员合作在学术期刊《自然》上发表了题为“Brain charts for the human lifespan.”的研究成果,绘制出人类生命周期中的大脑图表。

研究人员组装了一个互动的开放资源,用于衡量来自任何当前或未来的核磁共振数据样本的大脑形态(http://www.brainchart.io/)。其目标是将这些参考图表建立在现有的最大和最全面的数据集上,并承认由于核磁共振研究相对于全球人口多样性的已知偏差而产生的局限性,研究人员汇总了100多项主要研究中的123,984张核磁共振扫描,这些扫描来自受孕后115天到100岁的101,457名参与者。核磁共振成像指标通过百分位数来量化,相对于大脑结构变化的非线性轨迹,以及变化率,在整个生命周期内。

 

 

脑图确定了以前没有报道的神经发育里程碑,显示了个人在纵向评估中的高度稳定性,并显示了对主要研究之间的技术和方法差异的稳健性。与非中心化的MRI表型相比,百分位数显示出更高的遗传性,并提供了非典型大脑结构的标准化测量,揭示了跨神经和精神疾病的神经解剖学变化模式。总之,脑图表是以多种常用神经影像表型的规范轨迹为基准,对个体变异进行稳健量化的重要步骤。

据悉,在过去的几十年里,神经影像学已经成为人类大脑基础研究和临床研究中无处不在的工具。然而,目前没有参考标准来量化神经影像指标随时间变化的个体差异,这与身高和体重等人体测量特征的生长图形成鲜明对比。

 

(评论:也许可以用到检测异常的大脑变化上)

文章来源:

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:面包小麦基因组长序列测序有助于抗病基因的克隆

2022年3月14日,来自沙特阿卜杜拉国王科技大学 Simon G. Krattinger和南非Stellenbosch大学Renée Prins共同合作在《自然—遗传学》杂志发表了题为“Long-read genome sequencing of bread wheat facilitates disease resistance gene cloning.”的研究成果,研究揭示了面包小麦基因组长序列测序有助于抗病基因的克隆。

在这里,研究小组通过结合高保真长读长、光学作图和染色体构象捕获,生成了南非面包小麦 (Triticum aestivum) 栽培品种 Kariega 的14.7Gib染色体级组装。由此产生的染色体组装比之前的小麦组装多了接近一个数量级。Kariega 对毁灭性的真菌条锈病具有持久的抵抗力。研究人员确定了编码细胞内免疫受体的种族特异性疾病抗性基因Yr27是这种抗性的主要贡献者。Yr27 与叶锈病抗性基因 Lr13 是等位基因且Yr27和Lr13蛋白具有97%的序列一致性。

QYr.sgi-2B基因组区域

 

他们的研究结果证明了产生染色体规模的小麦组装以克隆基因的可行性,并举例说明了单拷贝基因的高度相似等位基因可以赋予对不同病原体的抗性,这可能为未来设计具有多重识别特异性的Yr27等位基因提供了基础。

据介绍,从大型、复杂的作物基因组中克隆农学上重要的基因仍然具有挑战性。

 

(评论:该研究结果证明了染色体级小麦组合克隆基因的可行性,并证明了单拷贝基因高度相似的等位基因可以对不同的病原菌产生抗性,为今后工程化设计特异性的Yr27等位基因抗病品种提供了基础。)

文章来源:

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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