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生物前沿知识汇总1、 Nature:新型转基因水稻既高产又环保(2015.08.01)水稻是全球超过半数人口的主要能量来源,对于人类的粮食安全有着举足轻重的影响。然而,水稻的生长过程每年会释放超过一亿吨甲烷气体,贡献了全球 17%的甲烷(温室气体)的释放量。来自中国福建农科院、中国湖南农业大学、瑞典农业大学和美国太平洋西北国家实验室的联合课题组近期在《Nature》刊文称,通过转基因增加一个基因 SUSIBA2,可以让水稻基本上不释放甲烷而更加环保,而且淀粉合成量增加,导致食物含有的能量更多。大气中甲烷是继二氧化碳之后的第二大温室气体,对气候变暖的“贡献”占到20%。而水稻是因为人类活动而导致的第二大甲烷释放源。水稻引起的甲烷释放,是因为水稻是需要大量灌溉水的作物,水稻的根本被淤泥和水覆盖,水稻根部产生了热量和一些营养物质,这为产甲烷的产生提供了非常好的条件,这就导致了水稻会产生了 7-17%的甲烷量,每年甲烷的排放量在两千五百万到一亿吨。随着人口增加和粮食需求增加,水稻的扩大栽培会继续恶化这个问题,导致更多的甲烷排放进入大气。而科学家一直试图找到转基因方法使得水稻减少甲烷释放,并且提供淀粉的合成或者聚集量,但是同时有这两个特性非常困难。来自中国、美国和瑞典的联合课题组,首次成功研发出了第一种转基因水稻,可以同时减少甲烷释放量和提高稻谷颗粒淀粉含量。其中的关键基因是大麦中的糖信号分子(Sugar signalling in barley 2,SUSIBA2)。SUSIBA2 是一种只存在于植物的转录因子,参与调节糖分子诱导的基因表达,因而可能参与了能量分子从合成到固定下来的信号通路。过量表达 SUSIBA2 可以导致植物更高的淀粉合成和沉积量,因此,如果在水稻叶子和茎秆中过量表达 SUSIBA2,可能会增加植株地上部分的淀粉合成量以及在稻穗中的沉积,并且减少甲烷的释放量。两个稳定的转基因 SUSIBA2 水稻株被选择出来,分别命名为 SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80。其中 SUSIBA2-77 和其对照组(日本晴水稻)在 2012 年和2013 年夏天在中国福州栽培实验。实验结果发现,水稻开花期前,SUSIBA2-77的甲烷释放量降低到了 10%,开花后 28 天,甲烷释放量降为了 0.3%。而且测序分析发现,甲烷释放减少确实与 SUSIBA2 基因相关,而不是随机插入基因组导致的。2014 年秋季在中国福州、广州和南宁三地又栽培了 SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80 发现,这两种有相似的甲烷释放规律,即在早上甲烷释放量高于全天其他时间,这样正好验证了 SUSIBA2 可以控制糖代谢,夏天和白天太阳很大的时候 SUSIBA2 基因活性也很强,这时候甲烷释放量会降低很多。科研人员还将继续分析这个转基因为什么会导致甲烷的释放减少,他们希望得到更加具体的分子机制。在全球变暖的大背景下,温度升高导致整个生态圈(包括水稻)的甲烷释放量都会增加,这又反过来会加剧全球变暖的进程。这个 SUSIBA2 的转基因水稻,则能够很好地完成碳固定和再分配,导致释放进入大气的碳减少,而富集在种子(稻穗)和地上部分(茎秆和叶子),这对于同时保障粮食产量和减少温室气体排放都有重要意义。水稻地上部分的生物量增加,又可以作为生物质燃料的原料,为人们提供更多的能源选择。因此,SUSIBA2 转基因水稻的安全性验证如果能够通过的话,那么对于人类的可持续发展将具有重要意义。2、 Science:肥胖症孕妇为什么往往会生出肥胖的子女?(2015.10.06)一般情况下,肥胖母亲生育的孩子都有患肥胖症或其他健康问题的风险。但究竟子宫内发生了什么情况会导致肥胖症在母婴之间进行传播目前仍不清楚。然而,最近一项研究表明,胎盘是这一现象赔后的重要因素,并且指出一类作用于胎盘的激素可以保护子代小鼠免受肥胖小鼠母亲带来的不利影响。虽然一些研究者对这一研究结果仍持怀疑态度,但该结果为遗传性肥胖症患者提供了避免风险的方法。早在几十年前,研究者们就发现子宫增加胎儿对一些健康问题的敏感程度。1944 年荷兰爆发的大饥荒中怀孕的人们在后续的生活中都患有较高程度的心血管疾病,糖尿病,癌症等等。近期的动物实验表明:子宫中营养供应不足将会引起 DNA 表达谱的变化,从而将遗传性疾病带给下一代。不过研究者们同时子宫中产生的另一效应——即营养过剩的遗传控制颇感兴趣。他们发现肥胖的孕妇生产后,其后代往往体型较大,体脂较高,而且患有代谢疾病的风险也更高,其中包括肥胖,高血糖等等。为了找到引发胎儿肥胖现象的根源,美国科罗拉多大学的发育学家们将目光投向了胎盘——联系胎儿与母体的唯一通道,也是胎儿在母体中汲取营养的唯一方式。胎盘过去一直被认为是“被动型”的器官,不管母体发生什么变化都无
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