百家乐官网 (中国)有限公司官网

澎湃Logo
下載客戶端

登錄

  • +1

轉(zhuǎn)入肥胖基因改造RNA,作物增產(chǎn)50%

2021-08-02 06:59
來(lái)源:澎湃新聞·澎湃號(hào)·湃客
字號(hào)

興坤 發(fā)自 凹非寺

量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

找到正確的道路,作物增產(chǎn)50%不是夢(mèng)。

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,對(duì)產(chǎn)量的提升程度有限。為了尋找新的突破,北大研究團(tuán)隊(duì)從動(dòng)物中做文章,利用動(dòng)物肥胖基因讓植物“增肥”。

動(dòng)物的基因在植物里能起到作用的,當(dāng)然不是脂肪合成??刂浦竞铣傻幕?,要如何工作還受另外的基因控制。

而這種像司令官一樣指揮別的基因工作的基因,無(wú)論是動(dòng)物還是植物中,下達(dá)命令的方式都是相同的。

所以,借動(dòng)物中的司令官基因來(lái)用用,指揮植物基因的工作,加快生產(chǎn)進(jìn)程,達(dá)到突破性提高作物產(chǎn)量的目的。

他們對(duì)水稻做了什么

讓植物受動(dòng)物基因指揮,通俗來(lái)講,就是轉(zhuǎn)基因。

轉(zhuǎn)入動(dòng)物肥胖基因FTO到水稻細(xì)胞中,用它來(lái)發(fā)揮控制基因表達(dá)的作用,以此達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。

就具體轉(zhuǎn)入過(guò)程而言,就是將FTO基因片段搭載于環(huán)狀DNA,通過(guò)根癌農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞,進(jìn)入到植物細(xì)胞中。

FTO基因在水稻細(xì)胞中表達(dá)的蛋白,可以擦除RNA甲基化修飾m6A,并且影響相關(guān)RNA功能表達(dá)。

這樣轉(zhuǎn)基因過(guò)程后的結(jié)果就是:

水稻單株產(chǎn)量提高到原來(lái)的三倍,大田種植轉(zhuǎn)基因水稻獲得1.5倍產(chǎn)量。

△Nipp-未改造株系;FTOmut-導(dǎo)入外源FTO基因但抑制其表達(dá)株系;FTO-過(guò)表達(dá)FTO基因株系

結(jié)果可不可靠,又是另一個(gè)值得討論的問(wèn)題。

單子葉作物水稻,轉(zhuǎn)基因可獲得高產(chǎn)效果。雙子葉作物馬鈴薯,做同樣的轉(zhuǎn)基因處理,也得到了增產(chǎn)50%的成果。

△EM3-未改造株系;FTO-過(guò)表達(dá)FTO基因株系

除了增產(chǎn),轉(zhuǎn)基因?qū)λ酒渌誀钜伯a(chǎn)生了影響。

轉(zhuǎn)入的基因促進(jìn)根系頂端分生組織細(xì)胞增殖,提高了根系數(shù)目和根長(zhǎng)數(shù)據(jù)。

轉(zhuǎn)基因水稻分蘗數(shù)增加,提高了光合作用效率,獲得了更多生物量積累。

FTO如何發(fā)揮作用

動(dòng)物肥胖基因FTO在水稻細(xì)胞中,如何發(fā)揮控制水稻基因表達(dá)的作用?

要探究這個(gè)過(guò)程,就需要了解FTO蛋白的工作原理,以及相關(guān)的生理過(guò)程。

首先了解FTO蛋白的作用對(duì)象m6A。

m6A——RNA鏈上腺嘌呤第6位氮原子的甲基化修飾,是存在最多的mRNA修飾方式,在RNA翻譯蛋白質(zhì)過(guò)程調(diào)控基因表達(dá)。

m6A主要存在于mRNA非翻譯區(qū),參與mRNA加工過(guò)程,并起到翻譯起始、維持穩(wěn)定性等作用。由甲基化轉(zhuǎn)移酶(Writers)、去甲基化酶(Erasers)和甲基化閱讀蛋白(Readers)共同調(diào)控。所有與RNA相關(guān)的功能均受m6A影響。

其次了解FTO在細(xì)胞中的作用。

FTO是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的m6A脫甲基酶(Erasers),F(xiàn)TO蛋白擦除RNA鏈上m6A,可以促進(jìn)染色質(zhì)開(kāi)放,激活轉(zhuǎn)錄。改變相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)程。

FTO介導(dǎo)的去甲基影響細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖,在哺乳動(dòng)物中與脂肪發(fā)育密切相關(guān)。在植物中,引入m6A脫甲基酶調(diào)節(jié)m6A水平,同樣可以起到改變植物生長(zhǎng)的作用。

轉(zhuǎn)入并成功表達(dá)的FTO分別使水稻葉片和根系中約11000、7000個(gè)基因表達(dá)量增加,激活多個(gè)生理通路。

△展示多個(gè)與FTO蛋白相關(guān)生理過(guò)程中基因的表達(dá)量變化

這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景

以上研究?jī)?nèi)容表明,轉(zhuǎn)入FTO蛋白基因?qū)λ井a(chǎn)量的提升取得了突破,該技術(shù)在農(nóng)作物增產(chǎn)方面具有應(yīng)用價(jià)值。

FTO基因經(jīng)驗(yàn)證可以使不同作物均有效提高產(chǎn)量,證明這個(gè)方法具有普遍適用價(jià)值。對(duì)大多數(shù)植物只需要打開(kāi)“FTO”開(kāi)關(guān),即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的大幅度提升。

FTO對(duì)功能基因表達(dá)的調(diào)控,不僅增加了產(chǎn)量,也改變了作物根系等農(nóng)藝性狀,提高了耐干旱能力,對(duì)特用作物的品種改良提供新思路。

例如,植物改造過(guò)后的發(fā)達(dá)根系應(yīng)用在防風(fēng)固沙方面;貧瘠環(huán)境下牧草青飼料等提高生物總量;用于改善土質(zhì)修復(fù)土壤的特用作物,適應(yīng)更惡劣環(huán)境等。

轉(zhuǎn)基因安全性的思考

既然這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,那么未來(lái)發(fā)展方向就是被迅速推廣,但是它作為轉(zhuǎn)基因技術(shù),安全性是廣泛應(yīng)用的重要前提。

研究單位何川課題組對(duì)此回應(yīng):“轉(zhuǎn)入基因是人類(lèi)體內(nèi)常見(jiàn)的FTO蛋白基因,通過(guò)對(duì)植物RNA表觀修飾進(jìn)行編輯,開(kāi)啟了植物高產(chǎn)、高生物量的通路?!?/p>

一方面被轉(zhuǎn)入的外源基因是人體內(nèi)原有的基因,另一方面基因起作用在RNA翻譯蛋白質(zhì)過(guò)程,理論上沒(méi)有直接參與生物質(zhì)的合成。

同時(shí)何川教授也強(qiáng)調(diào),期待國(guó)家出臺(tái)針對(duì)性審批標(biāo)準(zhǔn),以推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)在安全規(guī)范的前提下推廣落地。

研究團(tuán)隊(duì)

該研究主要由北京大學(xué)賈桂芳課題組、美國(guó)芝加哥大學(xué)何川課題組、貴州大學(xué)宋寶安課題組開(kāi)展進(jìn)行。

2010年,何川首次提出“RNA表觀遺傳學(xué)”,預(yù)測(cè)了RNA上可能存在可逆化學(xué)修飾。

2011年,賈桂芳與何川課題組其它成員一起發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)m6A去修飾酶FTO,首次揭示了RNA甲基化修飾的動(dòng)態(tài)可逆,開(kāi)啟了“RNA表觀遺傳學(xué)”新方向。

參考論文:

https://www.nature.com/articles/s41587-021-00982-9

參考鏈接:

https://phys.org/news/2021-07-rna-breakthrough-crops-potatoes-rice.html

— 完 —

本文系網(wǎng)易新聞?網(wǎng)易號(hào)特色內(nèi)容激勵(lì)計(jì)劃簽約賬號(hào)【量子位】原創(chuàng)內(nèi)容,未經(jīng)賬號(hào)授權(quán),禁止隨意轉(zhuǎn)載。

原標(biāo)題:《轉(zhuǎn)入肥胖基因改造RNA,作物增產(chǎn)50%》

閱讀原文

    本文為澎湃號(hào)作者或機(jī)構(gòu)在澎湃新聞上傳并發(fā)布,僅代表該作者或機(jī)構(gòu)觀點(diǎn),不代表澎湃新聞的觀點(diǎn)或立場(chǎng),澎湃新聞僅提供信息發(fā)布平臺(tái)。申請(qǐng)澎湃號(hào)請(qǐng)用電腦訪問(wèn)http://renzheng.thepaper.cn。

            查看更多

            掃碼下載澎湃新聞客戶端

            滬ICP備14003370號(hào)

            滬公網(wǎng)安備31010602000299號(hào)

            互聯(lián)網(wǎng)新聞信息服務(wù)許可證:31120170006

            增值電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可證:滬B2-2017116

            ? 2014-2025 上海東方報(bào)業(yè)有限公司

            反饋
            百家乐微心打法| 百家乐官网路纸发表区| 百家乐官网概率投注| 欢乐谷百家乐的玩法技巧和规则| 有百家乐官网的游戏平台| 百家乐路珠多少钱| 新锦江娱乐城| 百家乐大转轮真人视讯| 最新百家乐官网双面数字筹码| 国际娱百家乐的玩法技巧和规则| 铁岭县| 玩百家乐游戏经验| 泗洪县| 百家乐怎么骗人| 缅甸百家乐官网娱乐| 金银岛百家乐的玩法技巧和规则| 百家乐官网路单生| 宁蒗| 大发888大发娱乐城| 网络百家乐投注| 至尊百家乐官网赌场娱乐网规则| 昆明市| 百家乐下| 武汉百家乐官网庄闲和| 青岛市| 娱乐城注册送38彩金| 大发888 大发888官网 | 联众百家乐的玩法技巧和规则 | 大发888 bet娱乐场下载| 百家乐伴侣| 视频百家乐网站| 闲和庄百家乐官网娱乐平台| 百家乐官网免费破解外挂| 长泰县| 大渡口区| 网上赌博网址| 棋牌小游戏下载| 大发888娱乐游戏充值| 百家乐游戏开户网址| 百家乐冯耕耘打法| 聚宝盆百家乐游戏|