前沿

韓國研究團隊發(fā)明納米表面活性劑生物技術

近日，韓國科學技術信息通信部發(fā)布消息稱，韓國先進軟性物質研究團組利用納米粒子研制出表面活性劑。該研究結果刊登在國際學術雜志《自然》上。

表面活性劑是廣泛用于肥皂、洗滌劑、洗發(fā)水等生活用品的化學物質。在一個分子中存在易粘附于水和易粘附于油兩個部分，使用表面活性劑可將水、油分離，呈現(xiàn)水滴形態(tài)。因此，利用表面活性劑傳送特定物質(藥物等)可作為新一代醫(yī)學材料，特別是作為調節(jié)液體水滴的技術可廣泛應用于制藥、疾病診斷、新藥開發(fā)等領域。

現(xiàn)有調節(jié)液體水滴的技術多采用“分子表面活性劑”，是使表面活性劑包裹的液體水滴受到外部刺激的分子結構設計方式，但想實現(xiàn)兩種以上刺激反應難度較大。此次研究組利用納米粒子具有殺死細菌以及運送酵素等多種功能的特點，研制出可在多種刺激下控制液體水滴的“納米粒子表面活性劑”，比現(xiàn)有分子表面活性劑具有更多樣的功能。通過納米表面活性劑可對電、光、磁場全部反應,磁場和光可以調節(jié)液體水滴的位置以及移動、旋轉速度,并可以與電場結合。例如,使用操縱液體水滴移動或組合的工具可將活體細胞植入液體水滴里培養(yǎng)或將利用液體水滴還原細胞內的酵素反應等需要特殊環(huán)境的制藥、生物醫(yī)學領域。

研究發(fā)現(xiàn)新水稻谷粒大小調控開關

水稻是我國三大主糧之一，其谷粒大小和形狀（粒型）決定稻米的產量和外觀品質。近十年來，水稻粒型調控機理研究取得了較大的進展，許多重要粒型基因被克隆和研究。但目前已知的多數粒型基因難以歸類到已知調控途徑，報道的信號通路信息也呈現(xiàn)片斷化的特點，極大限制了對粒型調控分子機理的認識，制約了其在作物高產優(yōu)質分子育種中的應用。

近日，中國科學院植物研究所宋獻軍研究組與中國水稻研究所莊杰云研究組合作，借助現(xiàn)代高通量SLAF測序技術，在水稻中鑒定到超過40個粒型和產量QTL位點。在此基礎上，研究人員定位并克隆了一個控制谷粒長度和產量的基因TGW3，該基因編碼一個類似于GSK3/SHAGGY的激酶TGW3。研究發(fā)現(xiàn)，TGW3是谷粒大小的負向調節(jié)因子，能夠通過增加穎殼細胞大小、減少細胞數目，從而使穎殼變長，谷粒變大、變重；TGW3的大粒等位基因的第三內含子核苷酸堿基發(fā)生轉變，改變其mRNA的剪切方式，導致其第三和第四外顯子的丟失，其編碼蛋白喪失形成二聚體的功能。通過水稻種質資源序列測定分析，研究人員找到了其他兩個具有長粒表型的遺傳材料，其編碼序列與本次發(fā)現(xiàn)的大粒親本相同，顯示了該基因位點的稀缺性。進一步研究表明，TGW3位點在水稻馴化過程中，并沒有受到人工的選擇，將其大粒等位基因TGW3JZ導入主栽品種“黃華占”中可以提高產量10%以上，顯示了該位點在水稻高產育種中具有較好的利用潛力。

該研究深入揭示了水稻超大粒的遺傳構成，并找到一個新的谷粒大小調控開關，為深入研究作物粒型調控的分子機制和遺傳調控網絡提供了新的切入點，對高產、優(yōu)質作物的分子育種具有重要意義。

中國科學院南京土壤研究所黃瓜根系分泌物釋放特性研究取得進展

根系分泌物是植物根系釋放到根際環(huán)境中的有機物質的總稱，屬土壤微生物易于分解的、可直接利用的碳源，是植物、土壤和微生物三者間的橋梁，在土壤結構形成、土壤養(yǎng)分轉化、植物養(yǎng)分吸收、土壤微生物分布、環(huán)境污染修復等方面起著重要作用。根系分泌物在土壤中會迅速被微生物降解，同時根系分泌物本身含量較低、組分復雜，迫切需要建立可行、高效、穩(wěn)定的根系分泌物收集、分離純化和鑒定方法，以支撐根際研究。

此前，中國科學院南京土壤研究所段增強課題組改進設計了一套根系分泌物自動循環(huán)收集裝置，并研究了其對植物根系分泌物的吸收效率。課題組通過3個二氧化碳濃度與4個氮水平的水培試驗，得到了具有不同形貌的黃瓜根系、根系分泌物中10種小分子有機物的單株分泌量以及這些物質在根內的含量。相關性分析表明，只有葡萄糖、果糖和蔗糖三種糖類以及草酸在根系分泌物的分泌量與其在根系中含量成弱的正相關關系。與根系形貌參數之間的相關性分析表明，三種糖類分泌量與根系表面積相關性最高，而三種有機酸和四種氨基酸分泌量與根尖數相關性最高。通過以上結果和近期關于植物根系中糖類、有機酸和氨基酸外排轉運體的報道，課題組推測：植物主要是利用根系分泌糖類為根際微生物提供碳源與能量以換取微生物對土壤有機氮的礦化獲取無機氮，因此在大氣二氧化碳濃度升高和缺氮條件下，更多的糖類分配到植物根系，在整個根系通過擴散的方式分泌；植物往往在缺磷、缺鐵或有害金屬離子毒害條件下的逆境中作出防御，而植物根尖是最先感受到逆境，也是受毒害最重的區(qū)域，因此有機酸與其根內含量相關性不大，主要在植物根尖通過主動運輸方式分泌；氨基酸也是植物所需的氮源，因此根系分泌的氨基酸有90%又被植物根系重新吸收，其作用可能是與根際微生物交換氨基酸或作為信號物質，因此其分泌位置主要在根尖依賴主動運輸。

英研究人員發(fā)現(xiàn)腸道細菌改變人體基因的作用機理

據英國生物技術及生命科學研究理事會（BBSRC）近日消息，來自巴巴拉姆研究所（Babraham Institute）的研究人員與巴西和意大利研究人員合作，發(fā)現(xiàn)腸道內的細菌可以控制人體細胞中的基因信息。這項研究表明，來自細菌的化學信息可以改變人類基因組中關鍵化學標記物的位置。通過這種溝通，細菌可以幫助人體抵抗感染并預防癌癥。

研究表明，消化水果和蔬菜時，腸道細菌產生的化學物質可影響腸道細胞中的基因。這些稱為短鏈脂肪酸的分子可以從細菌移動到人體的細胞中，在人體細胞內部，它們可以觸發(fā)改變基因活性的過程，最終影響人體細胞行為。

這項新的研究表明，短鏈脂肪酸增加了人體基因上化學標記的數量。這些稱為巴豆酰化的標記物最近才被發(fā)現(xiàn)，并且是基因組中被稱為表觀遺傳標記的化學注釋的新增加物。短鏈脂肪酸通過關閉一種稱為HDAC2的蛋白質來增加巴豆酰化的數量。科學家認為巴豆酰化的改變可以通過開啟或關閉基因來改變基因活性。

科學家表示，短鏈脂肪酸是腸道細胞的關鍵能量來源，但研究發(fā)現(xiàn)它們會影響基因組的巴豆?；饔谩０投辊；谠S多細胞中被發(fā)現(xiàn)，但在腸道中尤其常見。該研究揭示了HDAC2的新角色。反過來，這又為癌癥研究提供了一個新的路徑。