韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明納米表面活性劑生物技術(shù)

近日，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)信息通信部發(fā)布消息稱，韓國(guó)先進(jìn)軟性物質(zhì)研究團(tuán)組利用納米粒子研制出表面活性劑。該研究結(jié)果刊登在國(guó)際學(xué)術(shù)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(xué)物質(zhì)。在一個(gè)分子中存在易粘附于水和易粘附于油兩個(gè)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(zhì)(藥物等)可作為新一代醫(yī)學(xué)材料，特別是作為調(diào)節(jié)液體水滴的技術(shù)可廣泛應(yīng)用于制藥、疾病診斷、新藥開發(fā)等領(lǐng)域。

現(xiàn)有調(diào)節(jié)液體水滴的技術(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，但想實(shí)現(xiàn)兩種以上刺激反應(yīng)難度較大。此次研究組利用納米粒子具有殺死細(xì)菌以及運(yùn)送酵素等多種功能的特點(diǎn)，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(guò)納米表面活性劑可對(duì)電、光、磁場(chǎng)全部反應(yīng),磁場(chǎng)和光可以調(diào)節(jié)液體水滴的位置以及移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)速度,并可以與電場(chǎng)結(jié)合。例如,使用操縱液體水滴移動(dòng)或組合的工具可將活體細(xì)胞植入液體水滴里培養(yǎng)或?qū)⒗靡后w水滴還原細(xì)胞內(nèi)的酵素反應(yīng)等需要特殊環(huán)境的制藥、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

研究發(fā)現(xiàn)新水稻谷粒大小調(diào)控開關(guān)

水稻是我國(guó)三大主糧之一，其谷粒大小和形狀（粒型）決定稻米的產(chǎn)量和外觀品質(zhì)。近十年來(lái)，水稻粒型調(diào)控機(jī)理研究取得了較大的進(jìn)展，許多重要粒型基因被克隆和研究。但目前已知的多數(shù)粒型基因難以歸類到已知調(diào)控途徑，報(bào)道的信號(hào)通路信息也呈現(xiàn)片斷化的特點(diǎn)，極大限制了對(duì)粒型調(diào)控分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)，制約了其在作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)分子育種中的應(yīng)用。

近日，中國(guó)科學(xué)院植物研究所宋獻(xiàn)軍研究組與中國(guó)水稻研究所莊杰云研究組合作，借助現(xiàn)代高通量SLAF測(cè)序技術(shù)，在水稻中鑒定到超過(guò)40個(gè)粒型和產(chǎn)量QTL位點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，研究人員定位并克隆了一個(gè)控制谷粒長(zhǎng)度和產(chǎn)量的基因TGW3，該基因編碼一個(gè)類似于GSK3/SHAGGY的激酶TGW3。研究發(fā)現(xiàn)，TGW3是谷粒大小的負(fù)向調(diào)節(jié)因子，能夠通過(guò)增加穎殼細(xì)胞大小、減少細(xì)胞數(shù)目，從而使穎殼變長(zhǎng)，谷粒變大、變重；TGW3的大粒等位基因的第三內(nèi)含子核苷酸堿基發(fā)生轉(zhuǎn)變，改變其mRNA的剪切方式，導(dǎo)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(guò)水稻種質(zhì)資源序列測(cè)定分析，研究人員找到了其他兩個(gè)具有長(zhǎng)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(diǎn)的稀缺性。進(jìn)一步研究表明，TGW3位點(diǎn)在水稻馴化過(guò)程中，并沒有受到人工的選擇，將其大粒等位基因TGW3JZ導(dǎo)入主栽品種“黃華占”中可以提高產(chǎn)量10%以上，顯示了該位點(diǎn)在水稻高產(chǎn)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(gòu)成，并找到一個(gè)新的谷粒大小調(diào)控開關(guān)，為深入研究作物粒型調(diào)控的分子機(jī)制和遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新的切入點(diǎn)，對(duì)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)作物的分子育種具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所黃瓜根系分泌物釋放特性研究取得進(jìn)展

根系分泌物是植物根系釋放到根際環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)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(jié)構(gòu)形成、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、植物養(yǎng)分吸收、土壤微生物分布、環(huán)境污染修復(fù)等方面起著重要作用。根系分泌物在土壤中會(huì)迅速被微生物降解，同時(shí)根系分泌物本身含量較低、組分復(fù)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(guó)科學(xué)院南京土壤研究所段增強(qiáng)課題組改進(jìn)設(shè)計(jì)了一套根系分泌物自動(dòng)循環(huán)收集裝置，并研究了其對(duì)植物根系分泌物的吸收效率。課題組通過(guò)3個(gè)二氧化碳濃度與4個(gè)氮水平的水培試驗(yàn)，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(jī)物的單株分泌量以及這些物質(zhì)在根內(nèi)的含量。相關(guān)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(guān)關(guān)系。與根系形貌參數(shù)之間的相關(guān)性分析表明，三種糖類分泌量與根系表面積相關(guān)性最高，而三種有機(jī)酸和四種氨基酸分泌量與根尖數(shù)相關(guān)性最高。通過(guò)以上結(jié)果和近期關(guān)于植物根系中糖類、有機(jī)酸和氨基酸外排轉(zhuǎn)運(yùn)體的報(bào)道，課題組推測(cè)：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(duì)土壤有機(jī)氮的礦化獲取無(wú)機(jī)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(gè)根系通過(guò)擴(kuò)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(jī)酸與其根內(nèi)含量相關(guān)性不大，主要在植物根尖通過(guò)主動(dòng)運(yùn)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(hào)物質(zhì)，因此其分泌位置主要在根尖依賴主動(dòng)運(yùn)輸。

英研究人員發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)菌改變?nèi)梭w基因的作用機(jī)理

據(jù)英國(guó)生物技術(shù)及生命科學(xué)研究理事會(huì)（BBSRC）近日消息，來(lái)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(nèi)的細(xì)菌可以控制人體細(xì)胞中的基因信息。這項(xiàng)研究表明，來(lái)自細(xì)菌的化學(xué)信息可以改變?nèi)祟惢蚪M中關(guān)鍵化學(xué)標(biāo)記物的位置。通過(guò)這種溝通，細(xì)菌可以幫助人體抵抗感染并預(yù)防癌癥。

研究表明，消化水果和蔬菜時(shí)，腸道細(xì)菌產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)可影響腸道細(xì)胞中的基因。這些稱為短鏈脂肪酸的分子可以從細(xì)菌移動(dòng)到人體的細(xì)胞中，在人體細(xì)胞內(nèi)部，它們可以觸發(fā)改變基因活性的過(guò)程，最終影響人體細(xì)胞行為。

這項(xiàng)新的研究表明，短鏈脂肪酸增加了人體基因上化學(xué)標(biāo)記的數(shù)量。這些稱為巴豆?；臉?biāo)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(biāo)記的化學(xué)注釋的新增加物。短鏈脂肪酸通過(guò)關(guān)閉一種稱為HDAC2的蛋白質(zhì)來(lái)增加巴豆?；臄?shù)量?？茖W(xué)家認(rèn)為巴豆酰化的改變可以通過(guò)開啟或關(guān)閉基因來(lái)改變基因活性。

科學(xué)家表示，短鏈脂肪酸是腸道細(xì)胞的關(guān)鍵能量來(lái)源，但研究發(fā)現(xiàn)它們會(huì)影響基因組的巴豆?；饔?。巴豆?；谠S多細(xì)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(guò)來(lái)，這又為癌癥研究提供了一個(gè)新的路徑。