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[学术文献 ] 农科院作科所揭示小麦在东亚的育种历史和适应性进化 进入全文
Nature
2024年11月27日，中国农业科学院作物科学研究所张学勇、中国农业大学郭伟龙、澳大利亚莫多克大学Rajeev K. Varshney共同通讯在Nature发表题为：“Pan-genome bridges wheat structural variations with habitat and breeding”研究论文，这篇文章发表在《自然》杂志上，标题为“Pan-genome bridges wheat structural variations with habitat and breeding”，由Chengzhi Jiao等人撰写。研究团队通过对17种小麦品种的染色体级别基因组组装，揭示了中国小麦育种历史中的结构变异。这些品种涵盖了从1950年代到2000年代后的育种阶段，包括地方品种、现代品种以及引入的欧洲品种。通过比较基因组分析，研究者们发现了大量结构变异，其中49.03%的变异长度超过5kb。研究发现，1980年代开发的品种显示出显著的结构变异积累，这与当时育种计划中广泛引入欧洲和美洲品种有关。研究还证实了小麦从春型向冬型的进化是通过VRN-A1基因的突变和复制作为一种适应策略。此外，研究确认了小麦品种的转变与西北中国的饮食习惯、迁移和文化融合有关。研究结果为未来小麦的基因组辅助育种提供了一个强大的平台，并揭示了小麦品种如何适应不同的生态环境和食物文化。
[学术文献 ] 美西奈山伊坎医学院揭示肠道微生物群的菌株多样性的物种特异性 进入全文
Nature
2024年11月27日，美西奈山伊坎医学院Alice Chen-Liaw和团队在Nature发表题为“Gut microbiota strain richness is species specific and affects engraftment”研究论文，研究探讨了肠道微生物菌株丰富度（Strain Richness, SR）对粪便微生物移植（FMT）成功的影响。通过分析数千个肠道细菌分离株的基因组序列，研究者们发现不同肠道物种的SR存在显著差异，并且这些差异可以通过FMT传递。研究还发现，与土壤和湖泊环境相比，肠道中的SR独特地较低。通过在复发性艰难梭菌感染（rCDI）患者中进行FMT，研究者们观察了SR在供体和受体之间的传递情况，并探讨了超生理数量的菌株对受体SR的影响。结果表明，SR可以预测粪便移植中微生物的添加或替代。这些发现揭示了肠道生态系统的特性如何决定每个物种的菌株数量，并影响FMT和定义的活生物治疗产品中菌株的添加和替代。研究结果对于理解肠道微生物群的组成和功能，以及如何通过FMT治疗疾病具有重要意义。
[学术文献 ] 维也纳大学等揭示土壤微生物群对极端事件适应机制 进入全文
Nature
2024年11月27日，维也纳大学Wolfgang Wanek与曼彻斯特大学Franciska T. de Vries等在Nature发表题为“Soil microbiomes show consistent and predictable responses to extreme events”研究论文，研究团队从覆盖欧洲多样生物地理区域的30个草地收集土壤样本，并在控制环境下对这些样本施加了干旱、洪水、冰冻和热浪四种极端气候事件的处理，每种处理都有相应的对照组。实验中，土壤样本被放置在微宇宙中，经历了为期两周的极端条件处理，随后是四周的恢复期。在处理结束时以及恢复期的不同时间点，研究者通过细菌、真菌和宏基因组测序来评估微生物群落的变化，并测量了土壤酶活性、微生物对多种底物的利用能力以及碳和氮的库和通量，以评估土壤功能。此外，他们还构建了基于初始土壤属性和气候条件的预测模型，并通过交叉验证来解释不同土壤对极端事件响应的变化，为理解土壤微生物对极端气候事件的响应提供了新的见解，并为预测极端气候事件对土壤功能的影响提供了科学依据。
[学术文献 ] 意大利巴里大学建立RNA A-to-I编辑研究综合性数据库REDIportal 进入全文
Nucleic Acids Research
2024年11月26日，Nucleic Acids Research在线发表了意大利巴里大学Ernesto Picardi团队的最新研究进展：“REDIportal: toward an integrated view of the A-to-I editing”。该研究建立了专门用于RNA A-to-I编辑研究的综合性数据库—REDIportal，该数据库收集了约1600万个来自GTEx和TCGA项目的RNA编辑位点，不仅提供了编辑位点的精确定位和注释信息，还支持编辑位点的检索、可视化以及双链RNA分析功能。它通过与Ensembl、UniProt、RNAcentral和PRIDE等重要数据库的整合，提供了丰富的数据关联信息，并配备了基于深度学习的可靠性评分系统。此外，它还包含了重要的分析指标如AEI和REI，为研究人员提供了一个强大的工具来研究RNA编辑在人类生理和疾病中的作用。总的来说，REDIportal为RNA编辑研究提供了一个全面而强大的参考数据平台。通过整合大规模的编辑位点数据和多维度的分析工具，它不仅帮助研究人员更好地理解RNA编辑在人类生理过程中的作用，还为研究RNA编辑与各种疾病（如神经退行性疾病、自身免疫疾病和癌症）的关联提供了重要支持。特别是在个性化医疗方面，该数据库为开发基于RNA编辑的治疗策略和生物标志物的发现提供了重要的数据基础，这对于推进RNA编辑在临床应用中的转化具有重大意义。
[学术文献 ] 加利福尼亚大学揭示二聚化ABE8e高效工作机制 进入全文
Nucleic Acids Research
2024年11月21日，Nucleic Acids Research在线发表了加利福尼亚大学Giulia Palermo、Audrone Lapinaite团队合作的最新研究成果：‘Dimerization of the deaminase domain and locking int er actions with Cas9 boost base editing efficiency in ABE8e’，该研究通过分子动力学模拟、自由能计算以及生化和生物物理实验，深入分析了ABE8e的脱氨效率为何显著高于其前代ABE7.10。作者发现ABE8e的高效性依赖于TadA8e的稳定二聚化以及与Cas9和DNA非靶链（NTS）的“锁定”相互作用。TadA8e的二聚化显著增强了其催化效率，其中关键残基R98和R129通过分别与NTS和Cas9 RuvC区域形成稳定的结构桥，确保了ABE8e的高效DNA编辑。此外，他们的研究表明TadA8e的二聚化较其前体wt-TadA更为稳定，这一特性是ABE8e高效性的核心基础。通过对ABE8e与ABE7.10的突变比较分析，研究揭示了T111R和D119N等关键突变的功能作用。T111R虽然引起了结构的不稳定性，但显著提升了催化活性，而D119N作为补偿性突变恢复了酶的稳定性。这种功能性与稳定性的协同平衡推动了ABE8e的进化。此外，TadA8e的105–125环区突变（如D119N和H122N）减少了环的柔性，进一步稳定了二聚体并促进与Cas9-DNA的相互作用。TadA8e以二聚体形式存在，与失活的Cas9（dCas9）和靶DNA非靶链（NTS）形成复合物。TadA8e的两个单元具有功能分工：一个单元作为催化域（TadAcat），直接催化腺嘌呤的脱氨反应；另一个单元作为对接域（TadAdock），通过关键残基R98和R129分别与DNA非靶链和Cas9 RuvC结构域形成稳定的“锁定”相互作用。这种分工不仅显著增强了TadA8e的定位能力，还提高了其催化效率。当对接域中的R98突变为A（R98Adock）时，TadA8e无法有效与DNA非靶链结合，导致DNA脱氨效率显著下降；而催化域中的R98突变（R98Acat）基本不影响脱氨活性，说明R98的作用主要是通过对接域稳定TadA8e与目标位点的定位。同样地，R129在对接域中通过与Cas9 RuvC结构域形成电荷相互作用（如与E1049结合），显著提升了TadA8e的稳定性和DNA脱氨效率。当R129突变为E（R129Edock）时，脱氨效率明显降低，但引入Cas9补偿性突变E1049R可以恢复其活性，进一步确认了R129与Cas9直接相互作用的重要性。综上，ABE8e的高效碱基编辑能力依赖于TadA8e二聚化提供的稳定结构支持。定向进化过程中引入的突变（如T111R、D119N和H122N）不仅提升了催化活性，还通过减少105–125环区的柔性增强了二聚体的稳定性。二聚化的催化域和对接域分工明确，对接域通过R98和R129等关键残基优化了TadA8e与Cas9-DNA复合物的结合能力，从而显著提升了ABE8e的DNA脱氨效率。
[学术文献 ] 华中农业大学揭示枯草芽孢杆菌提升油菜硒吸收的机制 进入全文
Plant Cell and Environment
2024年11月19日，华中农业大学赵小虎副教授等在Plant Cell and Environment在线发表了题为Metabolism Interaction Between Bacillus cereus SESY and Brassica napus Contributes to Enhance Host Selenium Absorption and Accumulation的研究论文，本研究聚焦于一种名为枯草芽孢杆菌 SESY的益生菌，探讨其与油菜互作对硒吸收和积累的作用机制。 研究团队通过盆栽实验、MS 培养基实验及转录组学分析，系统研究了枯草芽孢杆菌 SESY 与油菜的互作效应，发现以下重要结果：（1）枯草芽孢杆菌 SESY 显著提高了油菜的生物量及硒含量，其根部和地上部硒含量分别增加了62.9%和88.4%。（2）油菜通过转录调控显著激活了枯草芽孢杆菌 SESY 的定殖相关基因、吲哚乙酸（IAA）合成基因及 l-半胱氨酸合成与代谢基因。这些基因的活跃表达，促进了菌株在油菜根际土壤和根部的有效定殖，并通过 IAA 合成促进了油菜生长。（3）枯草芽孢杆菌 SESY 的 l-半胱氨酸合成和代谢能力在油菜的刺激下被显著提升。l-半胱氨酸被证实可以调控油菜体内多种硒代谢通路（包括酶促和非酶促代谢），显著提高其硒吸收和转化能力。此外，IAA 和 l-半胱氨酸共同影响了油菜植物激素代谢、氨基酸代谢及硒代谢相关基因的表达，这些基因的表达水平与油菜的硒含量和生物量显著正相关（p<0.05）。
