生物前沿知识汇总1、Nature：新型转基因水稻既高产又环保
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Sugarsignallinginbarley2,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
3、
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一例外地一某种方式传递给胎儿;然而最近的研究发现胎盘更像是一个闸门,会选择性地过滤掉一些东西;
胎盘传递母体的营养一方面依赖于胰岛素——一类能够促进肌肉与脂肪细胞吸收糖分么降低血糖含量的激素;在孕期,母体的细胞对胰岛素的敏感程大幅降低,从而使得血液中糖分,脂肪以及必需氨基酸等物质提供,并通过胎盘进行传递;同时,胰岛素还能够维持转运蛋白的活性,从而提高营养物质进入胎儿体内的效率;由于肥胖症/糖尿病的孕妇体内的胰岛素含量与胰岛素耐受性都比常人要高,这一系统反而会被过度利用,从而造成胎儿的肥胖症状;
因此,研究者们希望利用别的激素来“以毒攻毒”,他们选择一类叫做adiponectin的激素,该分子由脂肪细胞产生,能够以两种不同的方式调节胰岛素的活性;首先,adiponectin 能够提高肌肉细胞对胰岛素的耐受性,降低血糖；其次,它能够抑制胰岛素在胎盘中的活性,阻碍营养物质的转运;一般情况下肥胖画着体内adiponectin的含量都较低,因而作者希望通过人为提高该激素的水平控制这一不利现象;
首先,他们肥胖小鼠孕期的最后4天,也就是胎儿生长的关键时期,静脉注射adiponectin制剂;对照组小鼠不做该处理;实验结果显示,在通常情形下,肥胖小鼠生育的后代小鼠体重比正常小鼠高30%,而接受adiponectin刺激的小鼠生育的后代小鼠体重则回到了正常水平,这一结果证实了作者的猜想;相关结果发表在最近一期的PNAS杂志上;
来自凯斯西储大学的产科医生,PatrickCatalano认为该研究阐释了一个新颖的代谢调控机制;然而他对这一构想在人类上的应用还保留意见,主要原因是adiponectin本身也会降低肌肉的含量,这会对婴儿的发育产生负面影响;
4、Science:科学家发现对抗“超级细菌”的“超级英雄细菌”2015.11.03
