2013 年第7 期（总第期） - 中国科学院成都生物研究所科技信息情报中心

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )目录揭 开 两 栖 类 新 兴 病 原 体 的 古 代 史 ................................................. 1多 感 官 信 号 整 合 助 南 美 泡 蟾 求 偶 成 功 ............................................. 3抗 HIV 药 物 预 防 高 危 人 群 感 染 HIV ............................................... 5科 学 家 发 现 艾 滋 病 毒 如 何 杀 死 免 疫 细 胞 ........................................... 7指 甲 揭 示 肢 体 再 生 的 线 索 ....................................................... 9番 茄 也 能 产 生 块 茎 ............................................................ 12茉 莉 酸 效 能 调 节 基 因 提 高 植 物 防 御 能 力 .......................................... 15提 高 抗 生 素 产 量 的 新 方 法 ...................................................... 19气 候 变 化 潜 藏 影 响 可 能 会 威 胁 到 蔓 草 草 甸 ........................................ 22中 草 药 提 取 物 延 长 果 蝇 寿 命 近 25% .............................................. 25减 少 温 室 气 体 的 美 梦 成 真 ? 将 二 氧 化 碳 高 效 转 化 为 甲 醇 的 方 法 ...................... 28野 生 和 驯 化 西 红 柿 比 较 基 因 组 学 ................................................ 31藻 类 显 现 作 为 抗 污 染 战 士 、 燃 料 制 造 者 的 前 景 .................................... 34生 物 算 法 : 植 物 靠 精 打 细 算 避 免 夜 晚 挨 饿 ........................................ 36两 个 突 变 引 发 5 亿 年 前 的 一 个 进 化 飞 跃 .......................................... 39牛 蛙 可 以 帮 助 传 播 致 命 的 两 栖 类 真 菌 , 但 也 因 此 而 丧 命 ............................ 42蔬 菜 的 日 常 节 奏 .............................................................. 45映 射 健 康 和 疾 病 细 胞 之 间 蛋 白 信 号 的 新 方 法 ...................................... 47塑 造 蝾 螈 尾 巴 的 遗 传 因 素 确 定 再 生 步 伐 .......................................... 51

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )揭 开 两 栖 类 新 兴 病 原 体 的 古 代 史Deadly chytrid fungus and Hypsiboas frog.由 于 感 染 壶 菌 病 (Bd)( 壶 菌 纲 真 菌 类 ), 全 球 各 地 两 栖 类 种 群 在 最 近 几 年 都 在 衰 退 。EricaBree Rosenblum 等 人 探 讨 了 Bd 的 进 化 历 史 , 寻 找 可 以 帮 助 研 究 人 员 战 胜 真 菌 致 命 爆 发 的 线索 。 作 者 测 定 来 自 美 国 北 部 、 中 部 和 南 部 29 个 Bd 菌 株 基 因 组 的 序 列 , 这 些 地 方 真 菌 有 特别 的 破 坏 性 影 响 。 尽 管 全 球 两 栖 动 物 衰 退 是 最 近 才 发 生 的 , 研 究 表 明 , 大 部 分 Bd 多 样 性 ,包 括 可 以 帮 助 Bd 入 侵 青 蛙 皮 肤 的 蛋 白 酶 , 和 其 他 可 能 有 助 于 Bd 逃 避 两 栖 类 动 物 免 疫 系 统的 因 素 , 则 是 早 在 疾 病 开 始 爆 发 之 前 就 长 时 间 存 在 了 。 作 者 发 现 ,Bd 基 因 组 非 常 多 样 化 ,29 个 菌 株 的 基 因 组 在 各 个 重 要 方 面 有 差 异 。 作 者 报 告 说 , 即 使 是 最 新 进 化 的 Bd 分 支 的 遗 传多 样 性 也 比 基 于 以 往 研 究 所 预 期 的 更 丰 富 。 分 析 还 揭 示 了 可 以 解 释 Bd 基 因 组 快 速 演 化 的 动态 过 程 和 选 择 性 压 力 作 用 于 基 因 提 高 毒 力 的 证 据 。 研 究 结 果 说 明 如 何 探 索 貌 似 新 兴 病 原 体 的古 代 史 可 以 帮 助 解 决 生 态 危 机 。( 论 文 作 者 :Erica Bree Rosenblum 等 论 文 来 源 :《PNAS》)1

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Complex history of the amphibian-killing chytrid fungus revealed with genomeresequencing dataAbstract: Understanding the evolutionary history of microbial pathogens is critical formitigating the impacts of emerging infectious diseases on economically and ecologicallyimportant host species. We used a genome resequencing approach to resolve the evolutionaryhistory of an important microbial pathogen, the chytrid Batrachochytrium dendrobatidis (Bd),which has been implicated in amphibian declines worldwide. We sequenced the genomes of 29isolates of Bd from around the world, with an emphasis on North, Central, and South Americabecause of the devastating effect that Bd has had on amphibian populations in the New World. Wefound a substantial amount of evolutionary complexity in Bd with deep phylogenetic diversity thatpredates observed global amphibian declines. By investigating the entire genome, we found thateven the most recently evolved Bd clade (termed the global panzootic lineage) contained moregenetic variation than previously reported. We also found dramatic differences among isolates andamong genomic regions in chromosomal copy number and patterns of heterozygosity, suggestingcomplex and heterogeneous genome dynamics. Finally, we report evidence for selection acting onthe Bd genome, supporting the hypothesis that protease genes are important in evolutionarytransitions in this group. Bd is considered an emerging pathogen because of its recent effects onamphibians, but our data indicate that it has a complex evolutionary history that predates recentdisease outbreaks. Therefore, it is important to consider the contemporary effects of Bd in abroader evolutionary context and identify specific mechanisms that may have led to shifts invirulence in this system.PNAS原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2013/05/01/1300130110.full.pdf+html2

多 感 官 信 号 整 合 助 南 美 泡 蟾 求 偶 成 功2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )性 信 号 往 往 复 杂 而 由 多 器 官 感 知 。 动 物 如 何 通 过 感 官 模 式 整 合 信 号 构 件 , 会 影 响 信 号 的演 化 。南 美 泡 蟾 (Túngara frogs) 在 求 偶 期 间 , 雄 性 会 傍 着 夜 色 在 水 洼 里 唱 起 情 歌 , 以 求 得 雌性 的 青 睐 。 雌 泡 蟾 会 定 居 在 某 个 池 塘 的 附 近 , 根 据 求 偶 鸣 叫 来 选 择 它 们 的 配 偶 。 雄 蟾 求 偶 时的 歌 很 特 别 , 每 一 声 都 由 长 长 的 一 声 “ 咕 ” 打 头 , 接 下 来 跟 着 一 连 串 的 “ 呱 ”。 雌 泡 蟾 会 对 长 “ 咕 ”声 做 出 回 应 , 但 与 单 一 的 “ 咕 ” 鸣 声 相 比 , 雌 泡 蟾 更 偏 好 混 合 声 求 偶 鸣 叫 。索 尔 兹 伯 里 大 学 和 得 克 萨 斯 大 学 奥 斯 汀 分 校 的 研 究 人 员 通 过 一 系 列 的 试 验 测 试 雌 泡 蟾的 择 偶 偏 好 。2013 年 6 月 5 日 发 表 于 《Science》 中 的 研 究 论 文 表 明 , 雄 南 美 泡 蟾 两 个 原 本相 对 缺 乏 吸 引 力 的 听 觉 和 视 觉 求 偶 信 号 可 以 结 合 , 形 成 一 个 对 雌 南 美 泡 蟾 有 吸 引 力 的 信 号 。这 种 意 想 不 到 的 感 官 知 觉 效 果 暗 示 , 现 有 性 状 之 间 关 系 的 转 变 可 以 促 进 复 杂 信 号 的 演 化 。( 论 文 作 者 :R. C. Taylor 等 论 文 来 源 :《Science》)3

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Interactions of Multisensory Components Perceptually Rescue Túngara FrogMating SignalsAbstract: Sexual signals are often complex and perceived by multiple senses. How animalsintegrate signal components across sensory modalities can influence signal evolution. Here, weshow that two relatively unattractive signals that are perceived acoustically and visually can becombined in a pattern to form a signal that is attractive to female túngara frogs. Suchunanticipated perceptual effects suggest that the evolution of complex signals can occur byalteration of the relationships among already-existing traits.Science原 文 链 接 :http://www.sciencemag.org/content/early/2013/06/05/science.12371134

科 学 家 发 现 艾 滋 病 毒 如 何 杀 死 免 疫 细 胞2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Scanning electron micrograph of HIV particles infecting a human T cell.HIV 杀 死 抗 感 染 细 胞 而 破 坏 人 的 免 疫 系 统 , 但 HIV 如 何 以 及 何 时 对 免 疫 系 统 造 成 破 坏至 今 是 个 谜 。 美 国 国 立 卫 生 研 究 院 过 敏 和 传 染 病 研 究 所 的 科 学 家 们 的 最 新 研 究 , 揭 示 了 HIV病 毒 如 何 触 发 信 号 告 知 受 感 染 免 疫 细 胞 走 向 死 亡 。 这 一 发 现 对 保 护 艾 滋 病 毒 感 染 人 群 的 免 疫系 统 有 重 要 意 义 。人 类 抗 感 染 免 疫 细 胞 CD4 + T 细 胞 内 ,HIV 通 过 复 杂 的 过 程 进 行 复 制 , 这 个 过 程 包 括插 入 HIV 自 身 基 因 进 入 免 疫 细 胞 DNA 中 。 科 学 家 发 现 , 在 这 个 基 因 插 入 整 合 步 骤 中 , 一 个称 为 DNA 依 赖 蛋 白 激 酶 (DNA-PK) 的 细 胞 内 酶 被 激 活 。 正 常 情 况 下 ,DNA 双 链 同 时 断 裂时 ,DNA-PK 协 调 其 修 复 。 而 HIV 整 合 自 身 基 因 到 免 疫 细 胞 DNA 后 , 在 免 疫 细 胞 和 HIV病 毒 DNA 结 合 处 发 生 单 链 断 裂 。 然 而 , 科 学 家 们 发 现 ,HIV 基 因 插 入 整 合 期 间 ,DNA 断裂 意 外 激 活 DNA-PK, 然 后 发 挥 一 个 非 比 寻 常 的 破 坏 性 作 用 : 诱 导 引 起 CD4 + T 细 胞 死 亡的 信 号 。 接 收 到 这 种 死 亡 信 号 的 免 疫 细 胞 正 是 那 些 机 体 动 员 起 来 对 抗 感 染 的 细 胞 。根 据 科 学 家 们 的 说 法 , 用 药 物 治 疗 HIV 感 染 人 群 的 目 的 是 阻 断 病 毒 复 制 的 早 期 阶 段 ,包 括 抑 制 DNA-PK 激 活 与 基 因 整 合 。 这 些 新 发 现 表 明 , 这 类 药 物 不 仅 能 防 止 病 毒 复 制 , 还可 提 高 CD4 + T 细 胞 的 存 活 率 及 免 疫 功 能 。 这 项 结 果 也 可 能 揭 示 了 休 眠 的 HIV 感 染 细 胞 是如 何 发 展 的 , 将 有 助 于 研 究 人 员 消 除 这 些 持 续 性 感 染 位 点 。( 论 文 作 者 :Arik Cooper 论 文 来 源 :《Nature》)7

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )HIV-1 causes CD4 cell death through DNA-dependent protein kinase duringviral integrationAbstract: Human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) has infected more than 60 millionpeople and caused nearly 30 million deaths worldwide, ultimately the consequence of cytolyticinfection of CD4+ T cells. In humans and in macaque models, most of these cells contain viralDNA and are rapidly eliminated at the peak of viraemia, yet the mechanism by which HIV-1induces helper T-cell death has not been defined. Here we show that virus-induced cell killing istriggered by viral integration. Infection by wild-type HIV-1, but not an integrase-deficient mutant,induced the death of activated primary CD4 lymphocytes. Similarly, raltegravir, a pharmacologicintegrase inhibitor, abolished HIV-1-induced cell killing both in cell culture and in CD4+ T cellsfrom acutely infected subjects. The mechanism of killing during viral integration involved theactivation of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK), a central integrator of the DNA damageresponse, which caused phosphorylation of p53 and histone H2AX. Pharmacological inhibition ofDNA-PK abolished cell death during HIV-1 infection in vitro, suggesting that processes whichreduce DNA-PK activation in CD4 cells could facilitate the formation of latently infected cellsthat give rise to reservoirs in vivo. We propose that activation of DNA-PK during viral integrationhas a central role in CD4+ T-cell depletion, raising the possibility that integrase inhibitors andinterventions directed towards DNA-PK may improve T-cell survival and immune function ininfected individuals.Nature原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12274.html8

指 甲 揭 示 肢 体 再 生 的 线 索2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Mammals possess the remarkable ability to regenerate a lost fingertip, including thenail, nerves and even bone.哺 乳 动 物 具 有 再 生 失 去 指 尖 的 非 凡 能 力 , 包 括 指 甲 、 神 经 甚 至 骨 头 。 人 类 一 个 截 肢 的 指尖 可 在 短 短 两 个 月 重 生 , 直 到 现 在 , 这 一 现 象 的 原 因 仍 然 知 之 甚 少 。6 月 12 日 在 《 自 然 》杂 志 上 发 表 了 一 篇 论 文 , 纽 约 大 学 朗 格 尼 医 学 中 心 的 研 究 人 员 使 用 遗 传 工 程 小 鼠 记 录 了 指 尖9

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )截 肢 后 系 列 生 化 连 续 事 件 , 首 次 揭 示 哺 乳 动 物 的 这 种 难 得 的 再 生 能 力 。 研 究 结 果 表 明 , 截 肢者 将 来 可 能 受 益 于 帮 助 身 体 再 生 失 去 肢 体 的 治 疗 。“ 每 个 人 都 知 道 , 指 甲 不 断 生 长 , 但 没 有 人 知 道 这 是 为 什 么 ,” 纽 约 大 学 医 学 院 皮 肤 病 学助 理 教 授 Mayumi Ito 博 士 说 。 也 不 是 很 了 解 指 甲 生 长 与 指 甲 下 方 的 骨 头 和 组 织 的 再 生 能 力之 间 的 关 系 。 现 在 ,Ito 博 士 研 究 团 队 发 现 了 这 个 过 程 中 的 一 个 重 要 的 线 索 : 指 甲 甲 床 的 自我 更 新 干 细 胞 群 , 它 是 甲 床 的 一 部 分 , 有 丰 富 的 神 经 末 梢 和 血 管 刺 激 指 甲 生 长 。 此 外 , 科 学家 们 发 现 , 这 些 干 细 胞 依 赖 于 一 个 被 称 为 “Wnt 信 号 网 络 ” 的 蛋 白 质 家 族 , 由 相 同 的 蛋 白 质 组成 , 在 头 发 和 组 织 再 生 中 起 着 至 关 重 要 的 作 用 , 本 研 究 中 是 再 生 指 尖 骨 头 。“ 当 我 们 阻 断 小 鼠 截 肢 指 尖 的 Wnt 信 号 通 路 , 指 甲 和 骨 头 不 能 像 正 常 情 况 一 样 重 新 再生 ,”Ito 博 士 说 。 更 有 趣 的 是 , 研 究 人 员 发 现 , 他 们 可 以 操 控 Wnt 信 号 通 路 促 进 指 尖 以 外 的骨 和 组 织 再 生 。“ 这 种 规 模 的 截 肢 通 常 不 再 生 ,”Ito 博 士 说 。 这 些 结 果 表 明 ,Wnt 信 号 是 指尖 再 生 所 必 不 可 少 的 , 结 果 也 指 出 这 种 疗 法 可 以 帮 助 人 们 再 生 失 去 的 四 肢 。 美 国 估 计 有 170万 人 截 肢 。该 团 队 的 下 一 步 工 作 重 点 是 阐 明 Wnt 信 号 通 路 如 何 与 指 甲 干 细 胞 互 作 促 进 骨 骼 和 指 甲再 生 的 分 子 机 制 。( 论 文 作 者 :Makoto Takeo 等 论 文 来 源 :《Nature》)10

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Wnt activation in nail epithelium couples nail growth to digit regenerationAbstract: The tips of mammalian digits can regenerate after amputation, like those ofamphibians. It is unknown why this capacity is limited to the area associated with the nail. Herewe show that nail stem cells (NSCs) reside in the proximal nail matrix and that the mechanismsgoverning NSC differentiation are coupled directly with their ability to orchestrate digitregeneration. Early nail progenitors undergo Wnt-dependent differentiation into the nail. Afteramputation, this Wnt activation is required for nail regeneration and also for attracting nerves thatpromote mesenchymal blastema growth, leading to the regeneration of the digit. Amputationsproximal to the Wnt-active nail progenitors result in failure to regenerate the nail or digit.Nevertheless, β-catenin stabilization in the NSC region induced their regeneration. These resultsestablish a link between NSC differentiation and digit regeneration, and suggest that NSCs mayhave the potential to contribute to the development of novel treatments for amputees.Nature原 文 链 接 :http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12214.html11

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )番 茄 也 能 产 生 块 茎提 高 番 茄 植 物 激 素 水 平 , 使 其 像 它 们 的 姊 妹 种 马 铃 薯 一 样 产 生 块 茎 。块 茎 形 式 的 专 门 贮 藏 器 官 是 进 化 中 的 新 奇 物 , 具 有 一 个 共 同 的 功 能 , 但 来 自 不 同 物 种 的不 同 器 官 。 马 铃 薯 的 块 茎 由 专 门 的 基 底 外 侧 称 为 匍 匐 茎 的 幼 嫩 芽 尖 膨 大 产 生 。 马 铃 薯 的 姊 妹12

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )种 番 茄 的 侧 芽 只 能 形 成 规 则 芽 。 这 种 限 制 马 铃 薯 基 底 幼 嫩 腋 生 分 生 组 织 形 成 块 茎 而 完 全 抑 制番 茄 分 生 组 织 的 进 化 发 育 生 物 学 机 制 目 前 尚 不 清 楚 。以 色 列 魏 茨 曼 科 学 研 究 所 Yuval Eshed、 以 色 列 技 术 学 院 Eliezer Lifschitz 及 其 研 究 团 队工 程 改 变 西 红 柿 , 通 过 细 胞 分 裂 素 激 活 酶 催 生 新 的 激 素 , 使 西 红 柿 具 有 高 水 平 的 细 胞 分 裂 素 。细 胞 分 裂 素 是 在 所 有 植 物 中 发 现 的 一 种 激 素 。 西 红 柿 沿 茎 叶 基 处 细 胞 分 裂 , 激 素 水 平 波 动 ,形 成 微 小 的 块 茎 。通 过 培 养 基 给 马 铃 薯 植 物 提 供 激 素 , 也 诱 导 植 物 茎 长 出 小 土 豆 。 作 者 认 为 , 一 个 简 单 普通 的 机 制 可 能 会 促 使 其 他 物 种 产 生 块 茎 。研 究 显 示 ,TLOG1 信 号 废 除 顶 端 优 势 却 不 中 断 生 长 素 的 极 性 运 输 。miR156 通 过 其 在 幼嫩 组 织 中 的 作 用 调 节 番 茄 和 马 铃 薯 形 成 块 茎 的 潜 力 。TLOG1 普 遍 的 活 化 作 用 解 除 了 番 茄 腋 生 分 生 组 织 抑 制 块 茎 形 成 的 潜 能 。 其 他 植 物 的 分生 组 织 也 可 以 暗 地 抑 制 器 官 发 生 潜 力 。 单 个 基 因 活 动 解 锁 这 个 块 茎 形 成 潜 力 代 表 了 发 展 中 进化 新 颖 性 的 一 个 主 要 的 例 子 , 表 明 CKs 可 以 作 为 植 物 贮 藏 器 官 形 成 的 通 用 调 节 器 。( 论 文 作 者 :Tamar Eviatar-Ribak 等 论 文 来 源 :《Current biology》)13

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )A Cytokinin-Activating Enzyme Promotes Tuber Formation in TomatoAbstract: Background Dedicated storage organs in the form of tubers are evolutionarynovelties that share a common function but originate in diverse species from different organs.Tubers in potato, Solanum tuberosum, are derived from the swollen tips of specialized basallateral juvenile shoots, called stolons. Lateral buds of tomato, Solanum lycopersicum, a potatosibling species, only form regular shoots. The evo-devo mechanisms restricting tuber formation tobasal juvenile axillary meristems of potato while completely inhibiting it in tomato meristems arenot currently understood. Results Ectopic expression of tomato LONELY GUY (LOG1), acytokinin (CK) biosynthesis gene, imparts potential to the outgrowing juvenile tomato buds togenerate, de novo, aerial minitubers (TMTs). TMTs are morphologically, developmentally, andmetabolically homologous to aerial potato tubers and display a unique transcriptome with alteredhormonal signaling networks. The new hormonal balance stimulates ectopic branching of dormantaxillary meristems and loss of apical dominance without disruption of polar auxin transport andobviates the need for specific branching genes. miR156, a master regulator of juvenility, extendstuber-forming potential to distal axillary buds in both wild-type potato and tomato primed byLOG1 signaling. Conclusions Ubiquitous activation of TLOG1 uncovered a developmentallysuppressed tuber-forming potential within tomato axillary meristems. Other meristems in otherplants may also carry hidden, suppressed organogenesis potentials. The unlocking of this potentialby the activity of a single gene represents a prime example of an evolutionary novelty in themaking and suggests that CKs may function as universal regulators of storage-organ formation inplants.Current biology原 文 链 接 :http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096098221300502214

茉 莉 酸 效 能 调 节 基 因 提 高 植 物 防 御 能 力2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )15

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )植 物 进 化 出 有 效 的 机 制 来 保 护 自 己 免 受 环 境 胁 迫 , 利 用 茉 莉 酸 作 为 重 要 的 防 御 信 号 来 抵御 昆 虫 攻 击 和 病 原 体 感 染 。 茉 莉 酸 也 被 确 认 为 一 个 重 要 的 生 长 调 节 剂 , 调 节 不 同 的 发 育 过 程 。16

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )尽 管 已 进 行 了 大 量 的 研 究 , 仍 然 没 有 关 键 信 号 成 分 独 立 于 发 展 反 应 而 控 制 茉 莉 酸 调 节 植 物 防御 的 相 关 报 道 。一 个 植 物 激 素 茉 莉 酸 效 能 调 节 基 因 的 发 现 可 能 会 促 发 一 些 新 方 法 , 既 增 加 作 物 对 害 虫 的抗 性 , 又 不 妨 碍 其 生 长 。茉 莉 酸 帮 助 植 物 抵 御 害 虫 和 病 原 体 ; 它 还 调 节 植 物 生 长 发 育 的 各 个 方 面 , 包 括 生 育 和 果实 成 熟 。 北 京 清 华 大 学 Daoxin Xie 及 其 同 事 们 在 模 式 植 物 拟 南 芥 中 发 现 了 一 种 称 为 JAV1 的基 因 , 其 能 抑 制 茉 莉 酸 触 发 的 几 种 响 应 。“ 我 们 阐 明 植 物 如 何 整 合 JA 信 号 来 抵 御 害 虫 和 病 原 体 。” 研 究 人 员 说 道 。“JAV1 是 调 节 茉 莉 酸 介 导 的 植 物 防 御 的 主 控 制 器 。”“JA 通 过 26S 蛋 白 酶 体 触 发 JAV1 降 解 以 增 强 防 御 基 因 的 表 达 。”JAV1 蛋 白 受 到 昆 虫 或 真 菌 攻 击 时 就 会 降 解 。 沉 默 的 JAV1 将 提 高 植 物 抗 病 性 , 但 对 生育 或 其 他 发 育 过 程 无 不 良 影 响 。这 些 发 现 提 供 了 深 入 了 解 茉 莉 酸 防 御 分 子 机 制 的 机 会 。 通 过 这 种 机 制 , 植 物 整 合 茉 莉 酸信 号 保 护 自 己 免 受 昆 虫 攻 击 和 病 原 体 感 染 。( 论 文 作 者 :Po Hu 等 论 文 来 源 :《Molecular Cell》)17

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )JAV1 Controls Jasmonate-Regulated Plant DefenseAbstract: Plants evolve effective mechanisms to protect themselves from environmentalstresses and employ jasmonates as vital defense signals to defend against insect attack andpathogen infection. Jasmonates are also recognized as an essential growth regulator by whichdiverse developmental processes are mediated. Despite substantial research, there are no keysignaling components reported yet to control jasmonate-regulated plant defense independent ofdevelopmental responses. We identify JAV1, a key gene in the jasmonate pathway, whichfunctions as a negative regulator to control plant defense but does not play a detectable role inplant development. Our results suggest that when encountering insect attack and pathogeninfection, plants accumulate jasmonates that trigger JAV1 degradation via the 26S proteasome toactivate defensive gene expression and elevate resistances against both insects and pathogens.These findings have provided insight into the molecular mechanism by which plants integratejasmonate signals to protect themselves from insect attack and pathogen infection.Molecular Cell原 文 链 接 :http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S109727651300332818

提 高 抗 生 素 产 量 的 新 方 法2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )The antibiotic planosporicin is produced by the soil bacterium Planomonospora alba.发 现 一 种 抗 生 素 能 刺 激 自 身 的 生 产 。 发 表 在 《PNAS》 上 的 研 究 发 现 可 以 更 容 易 地 扩 展抗 生 素 的 生 产 用 于 商 业 。19

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )约 翰 英 纳 斯 中 心 的 科 学 家 Emma Sherwood 博 士 和 Mervyn Bibb 教 授 能 够 利 用 他 们 关 于抗 生 素 如 何 自 发 产 生 这 一 发 现 来 显 著 提 高 其 生 产 水 平 。“ 我 们 已 经 第 一 时 间 揭 示 有 临 床 潜 力 的 抗 生 素 可 以 作 为 信 号 分 子 来 触 发 其 自 身 的 合成 ,”Bibb 教 授 说 。这 种 称 为 planosporicin 抗 生 素 由 土 壤 细 菌 浮 游 单 孢 菌 产 生 。 当 细 菌 所 处 环 境 中 营 养 物 质有 限 , 则 产 生 少 量 的 抗 生 素 。 然 后 产 生 的 抗 生 素 可 以 触 发 一 种 机 制 , 即 作 为 一 个 信 号 分 子 来集 聚 细 菌 群 体 从 而 协 调 产 生 更 多 的 抗 生 素 , 达 到 提 高 抗 生 素 水 平 的 目 的 。“ 在 发 展 商 业 化 天 然 产 品 时 最 常 见 的 麻 烦 是 能 够 为 临 床 试 验 提 供 足 够 的 材 料 ,”Bibb 教授 说 。“ 我 们 的 工 作 表 明 , 有 了 对 其 正 确 的 理 解 , 就 可 能 以 有 针 对 性 的 、 合 理 的 方 式 显 著 地 提高 生 产 率 。”有 了 这 些 信 号 机 制 方 面 的 知 识 , 科 学 家 们 可 以 通 过 过 量 表 达 两 个 正 向 作 用 的 调 控 基 因 和删 除 一 个 负 向 作 用 的 基 因 , 来 增 加 抗 生 素 产 量 。planosporicin 类 似 于 抗 生 素 NAI-107,NAI-107即 将 进 入 治 疗 金 黄 色 葡 萄 球 菌 (MRSA) 和 耐 万 古 霉 素 肠 球 菌 (VRE) 感 染 的 临 床 试 验 中 。从 这 项 研 究 中 所 获 得 的 知 识 将 用 来 增 加 NAI-107 的 产 量 。抗 生 素 商 业 制 造 商 可 以 使 用 这 些 研 究 结 果 来 减 少 生 产 时 间 , 从 而 降 低 成 本 。 细 菌 往 往 要生 长 数 天 甚 至 几 周 的 时 间 才 开 始 产 生 抗 菌 有 效 量 。Sherwood 和 Bibb 从 细 菌 生 长 之 处 就 能 促进 抗 生 素 生 产 。这 项 工 作 由 生 物 技 术 和 生 物 科 学 研 究 委 员 会 的 核 心 战 略 拨 款 资 助 。( 论 文 作 者 :Emma J. Sherwood 等 论 文 来 源 :《PNAS》)20

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )The antibiotic planosporicin coordinates its own production in the actinomycetePlanomonospora albaAbstract: Planosporicin is a ribosomally synthesized, posttranslationally modified peptidelantibiotic produced by the actinomycete Planomonospora alba. It contains one methyl-lanthionineand four lanthionine bridges and inhibits cell wall biosynthesis in other Gram-positive bacteriaprobably by binding to lipid II, the immediate precursor for cell wall biosynthesis. Planosporicinproduction, which is encoded by a cluster of 15 genes, is confined to stationary phase in liquidculture and to the onset of morphological differentiation when P. alba is grown on agar. Thisgrowth phase-dependent gene expression is controlled transcriptionally by three pathway-specificregulatory proteins: an extracytoplasmic function σ factor (PspX), its cognate anti-σ factor (PspW),and a transcriptional activator (PspR) with a C-terminal helix-turn-helix DNA-binding domain.Using mutational analysis, S1 nuclease mapping, quantitative RT-PCR, and transcriptional fusions,we have determined the direct regulatory dependencies within the planosporicin gene cluster andpresent a model in which subinhibitory concentrations of the lantibiotic function in a feed-forwardmechanism to elicit high levels of planosporicin production. We show that in addition to acting asan antibiotic, planosporicin can function as an extracellular signaling molecule to elicit precociousproduction of the lantibiotic, presumably ensuring synchronous and concerted lantibioticbiosynthesis in the wider population and, thus, the production of ecologically effectiveconcentrations of the antibiotic.PNAS原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2013/06/12/1305392110.full.pdf+html21

气 候 变 化 潜 藏 影 响 可 能 会 威 胁 到 蔓 草 草 甸2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )一 些 研 究 已 经 表 明 , 气 候 变 化 的 影 响 可 能 很 薄 弱 甚 至 根 本 就 不 存 在 。 这 使 得 很 容 易 得 出结 论 : 气 候 变 化 的 最 终 影 响 将 比 以 前 预 测 的 少 。 根 据 瑞 典 哥 德 堡 大 学 的 科 学 家 们 最 近 在 受 人推 崇 的 美 国 科 学 杂 志 《PNAS》 发 表 的 论 文 显 示 , 气 候 变 化 的 影 响 也 可 能 因 直 接 和 间 接 影 响相 互 抵 消 。为 了 探 讨 不 同 气 候 影 响 间 如 何 相 互 作 用 , 在 Kristineberg 海 洋 研 究 站 进 行 试 验 。“ 我 们 升 高 了 包 含 蔓 草 草 甸 的 微 型 生 态 系 统 内 的 水 温 , 同 时 补 充 二 氧 化 碳 。 这 使 我 们 能够 模 拟 未 来 水 域 变 暖 和 海 洋 酸 化 等 气 候 情 景 ”, 研 究 人 员 Christian Alsterberg 解 释 说 。蔓 草 草 甸 生 长 在 沿 海 浅 水 水 域 , 是 海 洋 里 最 多 产 的 生 态 系 统 。 这 些 草 地 正 受 到 气 候 变 化 、过 度 捕 捞 和 水 体 富 养 化 的 威 胁 。“ 通 过 在 生 态 系 统 尺 度 研 究 蔓 草 草 甸 , 我 们 能 够 观 察 到 植 物 和 动 物 如 何 在 不 断 变 化 的 气候 条 件 下 互 作 。 这 也 允 许 我 们 测 量 间 接 影 响 , 也 就 是 气 候 变 化 通 过 另 一 种 生 物 的 介 导 而 对 动物 或 植 物 产 生 的 作 用 。”例 如 , 当 水 温 上 升 时 生 活 在 蔓 草 草 甸 的 许 多 甲 壳 动 物 的 代 谢 增 加 。 这 也 就 意 味 着 它 们 相应 地 需 要 吃 更 多 的 藻 类 , 因 此 可 能 放 牧 更 有 效 。 同 时 , 蔓 草 草 甸 沉 积 物 表 面 上 的 底 栖 微 藻 的增 长 将 更 加 迅 速 。用 统 计 的 方 法 分 开 直 接 和 间 接 影 响 , 研 究 人 员 能 够 了 解 多 高 的 水 温 与 海 洋 酸 化 度 结 合 能够 影 响 单 个 物 种 以 及 生 态 系 统 中 物 种 之 间 的 相 互 作 用 。研 究 人 员 发 现 , 这 些 影 响 在 很 大 程 度 上 取 决 于 不 同 动 物 群 的 存 在 与 否 , 主 要 是 指 以 小 型藻 类 为 食 的 甲 壳 动 物 。 如 果 在 生 态 系 统 中 有 甲 壳 动 物 , 温 度 和 海 洋 酸 化 的 改 变 对 底 栖 微 藻 的22

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )净 效 应 不 存 在 。 但 如 果 没 有 甲 壳 动 物 , 底 栖 藻 类 的 数 量 在 很 大 程 度 上 由 高 温 和 酸 化 度 的 正 、负 向 直 接 或 间 接 影 响 控 制 。结 果 表 明 , 在 蔓 草 草 甸 中 没 有 以 小 型 藻 类 为 食 的 甲 壳 动 物 , 气 候 变 化 可 能 对 草 甸 的 生 存构 成 更 大 的 威 胁 。“ 实 验 还 告 诉 我 们 使 用 几 种 不 同 的 方 法 调 查 气 候 变 化 的 重 要 性 , 以 充 分 理 解 它 的 影 响 以及 预 测 未 来 的 影 响 ”,Christian Alsterberg 说 。( 论 文 作 者 :C. Alsterberg 等 论 文 来 源 :《PNAS》)23

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Consumers mediate the effects of experimental ocean acidification and warmingon primary producersAbstract: It is well known that ocean acidification can have profound impacts on marineorganisms. However, we know little about the direct and indirect effects of ocean acidification andalso how these effects interact with other features of environmental change such as warming anddeclining consumer pressure. In this study, we tested whether the presence of consumers(invertebrate mesograzers) influenced the interactive effects of ocean acidification and warmingon benthic microalgae in a seagrass community mesocosm experiment. Net effects of acidificationand warming on benthic microalgal biomass and production, as assessed by analysis of variance,were relatively weak regardless of grazer presence. However, partitioning these net effects intodirect and indirect effects using structural equation modeling revealed several strong relationships.In the absence of grazers, benthic microalgae were negatively and indirectly affected bysediment-associated microalgal grazers and macroalgal shading, but directly and positivelyaffected by acidification and warming. Combining indirect and direct effects yielded no or weaknet effects. In the presence of grazers, almost all direct and indirect climate effects werenonsignificant. Our analyses highlight that (i) indirect effects of climate change may be at least asstrong as direct effects, (ii) grazers are crucial in mediating these effects, and (iii) effects of oceanacidification may be apparent only through indirect effects and in combination with othervariables (e.g., warming). These findings highlight the importance of experimental designs andstatistical analyses that allow us to separate and quantify the direct and indirect effects of multipleclimate variables on natural communities.PNAS原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/110/21/8603.full24

中 草 药 提 取 物 延 长 果 蝇 寿 命 近 25%2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )根 据 加 州 大 学 欧 文 分 校 研 究 人 员 的 发 现 , 一 种 长 期 用 于 缓 解 压 力 的 黄 花 山 区 植 物 中 药 提取 物 平 均 能 增 加 果 蝇 种 群 的 寿 命 约 24%。但 红 景 天 , 亦 称 金 根 , 怎 么 引 起 研 究 领 导 者 Mahtab Jafari 和 Sam Schriner 的 注 意 的 呢 ?他 们 发 现 , 红 景 天 以 一 个 与 彻 底 限 制 饮 食 无 关 的 方 式 工 作 , 并 对 不 同 的 分 子 通 路 产 生 影 响 。药 学 副 教 授 Jafari 说 这 是 重 要 的 , 因 为 限 制 饮 食 被 认 为 是 提 高 实 验 室 动 物 寿 命 的 最 给 力的 方 法 , 科 学 家 们 一 直 致 力 于 找 出 可 以 模 仿 其 作 用 的 化 合 物 。“ 我 们 发 现 , 实 际 上 红 景 天 增 加 了 限 制 饮 食 寿 命 顶 峰 以 上 的 时 间 跨 度 ,”Jafari 说 。“ 这 表明 红 景 天 甚 至 能 对 长 寿 与 健 康 的 个 体 起 作 用 。 这 与 白 藜 芦 醇 完 全 不 同 , 白 藜 芦 醇 只 对 吃 得 太多 或 不 健 康 的 人 有 效 。”研 究 人 员 通 过 给 苍 蝇 限 制 热 量 饮 食 证 明 了 红 景 天 与 白 藜 芦 醇 的 功 效 差 异 。 已 经 证 实 , 当果 蝇 的 酵 母 消 耗 量 下 降 , 其 蝇 寿 命 较 长 。Jafari 和 Schriner 预 计 , 如 果 红 景 天 以 饮 食 限 制 同样 的 方 式 起 作 用 , 它 就 不 会 对 这 些 果 蝇 有 效 。 但 它 确 实 对 这 些 果 蝇 起 作 用 了 。 他 们 也 测 试 了红 景 天 对 分 子 通 路 已 经 遗 传 灭 活 的 限 制 饮 食 果 蝇 的 效 用 情 况 。 红 景 天 仍 然 有 效 。红 景 天 不 仅 提 高 了 雌 雄 果 蝇 和 多 家 族 寿 命 平 均 近 24%, 还 延 迟 了 年 长 果 蝇 的 身 体 活 动能 力 流 失 , 甚 至 延 长 了 老 年 蝇 的 生 命 。Jafari 小 组 先 前 已 经 揭 示 , 提 取 物 减 少 苍 蝇 线 粒 体 活性 氧 分 子 的 自 然 产 量 , 保 护 苍 蝇 和 培 养 的 人 类 细 胞 免 于 氧 化 应 激 。Jafari 及 其 实 验 室 助 理 项 目 科 学 家 Schriner, 并 没 有 断 言 红 景 天 补 充 剂 能 使 人 们 活 得 更长 , 但 他 们 的 发 现 增 强 了 对 补 充 剂 的 一 些 科 学 理 解 , 特 别 是 关 于 为 何 认 为 补 充 剂 在 体 内 确 实有 效 促 进 长 寿 。25

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )已 证 明 红 景 天 对 人 类 健 康 的 益 处 , 如 降 低 疲 劳 , 舒 缓 焦 虑 和 抑 郁 ; 提 升 情 绪 、 记 忆 力 和耐 力 ; 预 防 高 原 病 。 几 世 纪 以 来 , 生 长 在 高 海 拔 地 区 寒 冷 气 候 条 件 下 的 这 种 草 本 植 物 已 被 北欧 日 耳 曼 人 和 俄 罗 斯 人 用 来 减 缓 压 力 。 也 认 为 它 有 抗 氧 化 的 特 性 。Jafari 研 究 小 组 目 前 正 在 探 索 这 种 植 物 杀 死 癌 细 胞 、 改 善 阿 尔 茨 海 默 病 和 帮 助 干 细 胞 生长 的 潜 能 。红 景 天 便 于 在 网 店 和 健 康 食 品 店 获 得 。 但 是 Jafari 分 析 了 几 种 商 业 产 品 , 发 现 这 些 产 品都 没 有 足 够 数 量 的 已 知 活 性 物 质 , 如 洛 萨 维 和 红 景 天 甙 ( 苷 ), 这 些 是 高 品 质 产 品 的 特 征 。( 论 文 作 者 :Samuel E. Schriner 等 论 文 来 源 :《PLoS ONE》)26

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Extension of Drosophila Lifespan by Rhodiola rosea through a MechanismIndependent from Dietary RestrictionAbstract: Rhodiola rosea has been extensively used to improve physical and mentalperformance and to protect against stress. We, and others, have reported that R. rosea can extendlifespan in flies, worms, and yeast. However, its molecular mechanism is currently unknown. Here,we tested whether R. rosea might act through a pathway related to dietary restriction (DR) that canextend lifespan in a range of model organisms. While the mechanism of DR itself is also unknown,three molecular pathways have been associated with it: the silent information regulator 2 (SIR2)proteins, insulin and insulin-like growth factor signaling (IIS), and the target of rapamycin (TOR).In flies, DR is implemented through a reduction in dietary yeast content. We found that R. roseaextract extended lifespan in both sexes independent of the yeast content in the diet. We also foundthat the extract extended lifespan when the SIR2, IIS, or TOR pathways were geneticallyperturbed. Upon examination of water and fat content, we found that R. rosea decreased watercontent and elevated fat content in both sexes, but did not sensitize flies to desiccation or protectthem against starvation. There were some sex-specific differences in response to R. rosea. Infemale flies, the expression levels of glycolytic genes and dSir2 were down-regulated, and NADHlevels were decreased. In males however, R. rosea provided no protection against heat stress andhad no effect on the major heat shock protein HSP70 and actually down-regulated themitochondrial HSP22. Our findings largely rule out an elevated general resistance to stress andDR-related pathways as mechanistic candidates. The latter conclusion is especially relevant giventhe limited potential for DR to improve human health and lifespan, and presents R. rosea as apotential viable candidate to treat aging and age-related diseases in humans.PLoS ONE原 文 链 接 :http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.006388627

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )减 少 温 室 气 体 的 美 梦 成 真 ? 将 二 氧 化 碳 高 效 转 化 为 甲 醇 的 方 法Car exhaust spewing carbon dioxide. Researchers have been looking for a way to convertcarbon dioxide into methanol in a single step using energy-efficient processes for years.28

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )拉 瓦 尔 大 学 研 究 人 员 开 发 了 一 个 高 效 转 化 CO2 为 甲 醇 的 方 法 , 其 能 用 于 车 辆 低 排 放 燃料 。 由 Frédéric-Georges Fontaine 教 授 领 导 的 研 究 团 队 在 最 新 发 行 的 《 美 国 化 学 学 会 杂 志 》中 介 绍 了 研 发 细 节 。研 究 人 员 多 年 来 一 直 使 用 节 能 过 程 寻 找 单 步 将 二 氧 化 碳 转 化 为 甲 醇 的 方 式 。“ 有 氧 存 在时 , 甲 醇 燃 烧 产 生 二 氧 化 碳 和 水 ,”Fontaine 教 授 解 释 道 。“ 化 学 家 正 在 寻 找 产 生 相 反 反 应 的催 化 剂 。 这 将 允 许 我 们 通 过 合 成 燃 料 来 减 少 对 化 石 燃 料 的 依 赖 , 从 而 减 少 温 室 气 体 排 放 。”Frédéric-Georges Fontaine 及 其 研 究 团 队 开 发 的 催 化 剂 由 2 个 化 学 基 团 组 成 。 第 一 个 是 硼烷 , 是 一 种 含 硼 、 碳 和 氢 的 化 合 物 。 第 二 个 是 磷 化 氢 , 由 磷 、 碳 和 氢 组 成 。“ 不 像 大 多 数 开发 的 将 CO2 转 化 为 甲 醇 的 催 化 剂 , 我 们 开 发 的 产 品 不 包 含 金 属 , 这 就 降 低 了 成 本 和 减 少 了催 化 剂 中 毒 风 险 ,” 科 学 工 程 学 院 化 学 教 授 补 充 道 。CO2 转 化 为 甲 醇 的 催 化 作 用 需 要 氢 源 和 化 学 能 。 研 究 人 员 使 用 化 合 物 甲 硼 烷 (BH3),其 结 果 惊 人 。 反 应 达 到 的 效 果 是 已 知 的 最 好 催 化 剂 的 两 倍 以 上 - 并 且 产 生 很 少 的 废 物 。 令 发现 更 加 引 人 注 目 的 原 因 是 这 个 化 学 反 应 不 损 害 催 化 剂 , 增 加 新 底 物 可 重 新 激 活 。这 项 反 应 的 唯 一 缺 点 是 价 格 。“ 从 化 学 角 度 来 看 , 我 们 生 产 甲 醇 的 方 法 非 常 高 效 , 但 目前 这 个 过 程 非 常 昂 贵 ,”Fontaine 教 授 解 释 道 。“ 合 成 甲 硼 烷 (BH3) 需 要 大 量 的 能 量 , 这 就使 得 其 比 甲 醇 贵 多 了 。 我 们 正 致 力 于 通 过 优 化 反 应 和 探 索 其 他 的 氢 源 来 使 这 个 过 程 更 合 算 的方 式 。”( 论 文 作 者 :Marc-André Courtemanche 等 论 文 来 源 :《Journal of the American ChemicalSociety》)29

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )A Highly Active Phosphine–Borane Organocatalyst for the Reduction of CO2toMethanol Using HydroboranesAbstract: In this work, we report that organocatalyst 1-Bcat-2-PPh2–C6H4 ((1); cat =catechol) acts as an ambiphilic metal-free system for the reduction of carbon dioxide in presenceof hydroboranes (HBR2 = HBcat (catecholborane), HBpin (pinacolborane), 9-BBN(9-borabicyclo[3.3.1]nonane), BH3·SMe2 and BH3·THF) to generate CH3OBR2 or (CH3OBO)3,products that can be readily hydrolyzed to methanol. The yields can be as high as 99% withexclusive formation of CH3OBR2 or (CH3OBO)3 with TON (turnover numbers) and TOF(turnover frequencies) reaching >2950 and 853 h–1, respectively. Furthermore, the catalystexhibits “living” behavior: once the first loading is consumed, it resumes its activity on addinganother loading of reagents.Journal of the American Chemical Society原 文 链 接 :http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ja404585p#30

野 生 和 驯 化 西 红 柿 比 较 基 因 组 学2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Researchers can now compare not only the genomes, but all the genes expressed, bydomestic and wild tomatoes. L to R: Solanum lycopersicum, and wild relatives S.pimpinellifolium, S. habrochaites and S. pennellii.你 说 西 红 柿 , 我 说 比 较 转 录 组 学 。 美 国 、 欧 洲 和 日 本 的 研 究 人 员 已 首 次 完 成 驯 化 西 红 柿及 其 野 生 近 亲 之 间 DNA 序 列 、 活 跃 基 因 或 转 录 基 因 的 比 较 。31

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )结 果 将 使 人 们 对 驯 化 相 关 的 遗 传 变 化 有 更 深 入 地 了 解 , 可 能 有 助 于 未 来 培 育 西 红 柿 和 其他 作 物 的 新 性 状 , 加 利 福 尼 亚 大 学 戴 维 斯 分 校 生 命 科 学 院 的 植 物 生 物 学 教 授 Julin Maloof 说 。Maloof 是 六 月 二 十 四 日 发 表 在 《 美 国 国 家 科 学 院 学 报 》 的 这 项 研 究 的 资 深 作 者 。例 如 , 培 育 西 红 柿 新 性 状 通 常 包 括 与 其 野 生 近 缘 种 杂 交 。 新 的 研 究 表 明 , 驯 化 西 红 柿 中存 在 接 受 野 生 西 红 柿 基 因 的 障 碍 , 并 在 整 个 基 因 组 中 具 有 广 泛 的 、 意 想 不 到 的 影 响 。Maloof 及 其 同 事 们 研 究 了 驯 化 西 红 柿 Solanum lycopersicum 和 野 生 近 缘 种 S. pennellii、S. habrochaites 和 S. pimpinellifolium。 植 物 比 较 基 因 组 表 明 了 进 化 瓶 颈 效 应 ,Maloof 指 出 -例 如 在 南 美 国 的 原 始 驯 化 , 以 及 后 来 被 带 到 欧 洲 种 植 的 西 红 柿 。在 其 他 的 调 查 结 果 中 , 驯 养 、 红 色 果 实 西 红 柿 和 绿 色 果 实 野 生 近 缘 种 的 与 果 色 相 关 的 基因 进 化 迅 速 。S. pennellii 的 产 地 是 沙 漠 , 其 抗 旱 、 抗 热 和 抗 盐 相 关 基 因 加 速 进 化 。新 技 术 赋 予 生 物 学 家 们 前 所 未 有 的 、 审 视 生 物 体 所 有 基 因 的 能 力 , 而 不 只 是 一 小 部 分 。研 究 人 员 不 仅 详 细 检 测 了 植 物 的 DNA, 还 包 括 正 在 从 不 同 基 因 所 转 录 而 来 的 信 使 RNA。RNA 转 录 是 转 化 基 因 信 息 为 行 动 的 过 程 。 如 果 把 DNA 序 列 比 作 为 制 作 西 红 柿 植 物 的 零 件 清单 , 那 么 信 使 RNA 转 录 则 是 一 步 一 步 的 操 作 指 南 。结 合 对 植 物 生 物 学 的 理 解 , 基 因 表 达 谱 使 研 究 人 员 能 够 了 解 基 因 如 何 相 互 作 用 , 从 而 创建 复 杂 的 表 型 , 加 利 福 尼 亚 大 学 戴 维 斯 分 校 植 物 生 物 学 教 授 、 论 文 合 著 者 Neelima Sinha 说 。“ 基 因 组 学 是 快 速 跟 踪 方 式 , 优 于 以 前 我 们 需 要 花 费 数 年 才 能 完 成 的 一 个 接 一 个 的 基 因分 析 ,” 她 说 。“ 我 们 十 年 前 不 可 能 做 这 样 的 研 究 - 肯 定 不 会 符 合 任 何 一 种 合 理 的 预 算 ,” Maloof 说 。“ 它开 辟 了 许 多 我 们 植 物 科 学 家 可 以 做 的 新 事 情 。”( 论 文 作 者 :Daniel Koenig 等 论 文 来 源 :《PNAS》)32

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Comparative transcriptomics reveals patterns of selection in domesticated andwild tomatoAbstract: Although applied over extremely short timescales, artificial selection hasdramatically altered the form, physiology, and life history of cultivated plants. We have usedRNAseq to define both gene sequence and expression divergence between cultivated tomato andfive related wild species. Based on sequence differences, we detect footprints of positive selectionin over 50 genes. We also document thousands of shifts in gene-expression level, many of whichresulted from changes in selection pressure. These rapidly evolving genes are commonlyassociated with environmental response and stress tolerance. The importance of environmentalinputs during evolution of gene expression is further highlighted by large-scale alteration of thelight response coexpression network between wild and cultivated accessions. Human manipulationof the genome has heavily impacted the tomato transcriptome through directed admixture and byindirectly favoring nonsynonymous over synonymous substitutions. Taken together, our resultsshed light on the pervasive effects artificial and natural selection have had on the transcriptomes oftomato and its wild relatives.PNAS原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2013/06/21/1309606110.full.pdf+html33

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )藻 类 显 现 作 为 抗 污 染 战 士 、 燃 料 制 造 者 的 前 景University of Delaware researcher Kathryn Coyne is growing algae in her lab at UD's Lewescampus that could help cut power plant emissions and serve as a base ingredient for biofuel.根 据 特 拉 华 大 学 的 新 研 究 , 耐 寒 藻 类 在 减 少 电 厂 污 染 和 制 造 生 物 燃 料 方 面 显 现 出 前 景 。微 型 藻 类 赤 潮 异 弯 藻 (Heterosigma akashiwo) 在 电 厂 排 放 的 混 合 物 气 体 中 生 长 迅 速 ,这 些 混 合 气 体 含 有 相 同 的 二 氧 化 碳 和 一 氧 化 氮 含 量 。“ 藻 类 喜 欢 这 些 天 然 气 体 ,” 特 拉 华 地 球 、 海 洋 和 环 境 大 学 海 洋 生 物 科 学 副 教 授 KathrynCoyne 说 。“ 与 无 气 体 处 理 相 比 , 它 们 的 增 长 速 度 是 两 倍 , 细 胞 尺 寸 也 更 大 。”藻 类 也 制 造 大 量 的 碳 水 化 合 物 , 碳 水 化 合 物 可 以 转 化 为 生 物 乙 醇 , 作 为 车 辆 的 燃 料 。 这一 发 现 有 工 业 应 用 前 景 , 与 生 物 燃 料 生 产 配 对 , 可 以 作 为 减 少 温 室 气 体 污 染 的 一 个 合 算 的 方法 。赤 潮 异 弯 藻 生 长 在 广 泛 的 自 然 环 境 中 。 藻 类 繁 殖 专 家 Coyne 发 现 , 这 种 藻 类 可 能 有 中和 一 氧 化 氮 的 特 殊 能 力 。 一 氧 化 氮 是 一 种 有 害 气 体 , 对 环 境 和 人 类 健 康 造 成 威 胁 。这 一 特 性 促 使 Coyne 和 她 的 研 究 团 队 调 查 这 种 藻 类 是 否 可 以 在 二 氧 化 碳 中 生 长 , 而 没有 被 发 电 厂 废 气 中 高 含 量 的 一 氧 化 氮 杀 死 。 其 他 科 学 家 使 用 不 同 藻 类 进 行 的 类 似 尝 试 都 失 败了 。一 个 为 期 一 年 的 实 验 表 明 , 赤 潮 异 弯 藻 不 但 耐 受 废 气 , 而 且 在 有 它 的 环 境 中 更 能 蓬 勃 生长 。 这 种 藻 类 生 长 也 不 需 要 除 一 氧 化 氮 以 外 的 任 何 额 外 的 氮 源 , 从 而 可 以 降 低 培 育 这 种 藻 类来 生 产 生 物 燃 料 的 成 本 。“ 这 可 以 节 省 栽 培 藻 类 生 产 生 物 燃 料 所 需 的 能 量 投 入 , 其 比 值 高 达 45%,” Coyne 说 。受 到 特 拉 华 海 格 兰 特 大 学 计 划 资 助 ,Coyne 及 其 合 作 者 Jennifer Stewart 计 划 进 一 步 研 究‘ 条 件 变 化 如 何 提 高 赤 潮 异 弯 藻 的 生 长 ’。 到 目 前 为 止 , 他 们 发 现 , 相 对 空 气 而 言 , 在 废 气 中生 长 时 其 碳 水 化 合 物 大 量 增 加 。 他 们 也 比 较 了 供 给 藻 类 的 光 源 水 平 、 藻 类 机 体 内 碳 水 化 合 物和 脂 类 的 生 物 量 之 间 的 相 关 性 。34

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )研 究 者 正 在 寻 求 公 司 建 立 合 作 关 系 , 扩 大 生 产 规 模 , 更 深 入 探 查 赤 潮 异 弯 藻 作 为 一 种 生物 燃 料 生 产 者 的 可 能 性 。这 个 应 用 前 景 可 以 为 Barack Obama 总 统 本 周 关 于 气 候 变 化 演 讲 方 面 的 国 民 焦 点 问 题 -碳 污 染 减 排 提 供 有 力 支 持 。“ 我 们 应 对 这 个 问 题 的 方 法 : 不 仅 是 生 产 生 物 燃 料 , 更 进 一 步 的 是 使 用 这 种 藻 类 治 理 工业 废 气 , 进 一 步 减 少 有 害 影 响 ,” Coyne 说 到 。想 了 解 更 多 关 于 这 个 项 目 , 请 访 问 特 拉 华 海 格 兰 特 网 站 -Delaware Sea Grant website。原 文 链 接 :http://www.udel.edu/udaily/2013/jun/algae-pollution-biofuel-062713.html( 论 文 作 者 :University of Delaware 等 论 文 来 源 :Delaware Sea Grant website)35

生 物 算 法 : 植 物 靠 精 打 细 算 避 免 夜 晚 挨 饿2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Professors Martin Howard and Alison Smith.新 的 研 究 表 明 , 为 防 止 夜 晚 饥 饿 , 植 物 将 做 精 确 的 算 术 除 法 。 计 算 允 许 它 们 按 一 个 恒 定的 速 度 使 用 储 备 的 淀 粉 , 使 储 备 的 淀 粉 几 乎 刚 好 在 黎 明 时 刻 耗 尽 。36

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )“ 这 是 如 此 复 杂 微 妙 的 算 术 计 算 在 基 本 生 物 学 过 程 中 的 第 一 个 具 体 实 例 。” 约 翰 英 纳 斯 中心 数 学 建 模 教 授 Martin Howard 说 。植 物 在 白 天 利 用 太 阳 能 将 二 氧 化 碳 转 化 为 糖 和 淀 粉 , 供 自 己 享 用 。 一 旦 太 阳 落 山 , 它 们必 须 依 靠 储 存 的 淀 粉 来 防 止 饥 饿 。在 开 放 获 取 期 刊 《eLife》 发 表 的 研 究 中 , 约 翰 英 纳 斯 中 心 的 科 学 家 们 表 明 , 植 物 对 其淀 粉 消 耗 率 进 行 精 确 调 整 。 这 些 调 整 可 以 确 保 淀 粉 储 存 量 能 持 续 到 黎 明 时 刻 , 即 使 在 夜 晚 意外 早 到 或 淀 粉 存 储 量 发 生 变 化 的 时 候 也 是 如 此 。约 翰 英 纳 斯 中 心 的 科 学 家 表 示 , 植 物 必 须 进 行 数 学 计 算 - 算 术 除 法 , 才 能 调 整 自 己 的 淀粉 消 耗 率 达 到 精 确 程 度 。“ 执 行 算 术 运 算 的 能 力 对 植 物 生 长 和 生 产 力 是 至 关 重 要 的 ,” 代 谢 生 物 学 教 授 AlisonSmith 说 。“ 了 解 植 物 在 黑 暗 中 如 何 继 续 生 长 , 就 可 以 找 到 提 高 作 物 产 量 的 新 方 法 。”在 夜 间 , 叶 内 机 制 衡 量 淀 粉 存 储 量 和 估 算 直 到 黎 明 时 刻 的 时 间 长 度 。 关 于 时 间 的 信 息 来自 一 个 内 部 时 钟 , 类 似 于 我 们 自 己 的 生 理 时 钟 。 然 后 淀 粉 存 储 量 除 以 到 黎 明 的 时 间 长 度 , 得到 正 确 的 淀 粉 消 耗 率 。 如 此 这 般 , 到 黎 明 时 , 约 95% 的 淀 粉 都 会 耗 尽 。“ 植 物 的 计 算 如 此 精 确 , 即 可 避 免 自 己 饱 受 饥 饿 之 苦 , 又 可 使 自 己 的 食 物 得 到 最 有 效 的利 用 ,”Smith 教 授 说 。“ 如 果 存 储 的 淀 粉 使 用 太 快 , 植 物 在 晚 上 将 会 挨 饿 并 停 止 生 长 。 如 果 存 储 的 淀 粉 用 得 太慢 , 有 些 淀 粉 将 会 被 浪 费 。”科 学 家 利 用 数 学 模 型 来 探 讨 这 样 一 个 除 法 计 算 是 如 何 在 植 物 内 部 完 成 的 。 他 们 建 议 将 淀粉 存 储 量 和 直 到 黎 明 的 时 间 长 度 等 信 息 编 码 为 两 种 分 子 的 浓 度 ( 淀 粉 称 为 S 和 时 间 为 T)。如 果 S 分 子 刺 激 淀 粉 消 耗 , 而 T 分 子 阻 止 这 种 情 况 的 发 生 , 那 么 淀 粉 消 耗 率 由 S 分 子 与 T分 子 的 比 例 确 定 , 换 句 话 说 就 是 S 除 以 T.这 项 研 究 由 生 物 技 术 和 生 物 科 学 研 究 委 员 会 资 助 (BBSRC)。( 论 文 作 者 :Scialdone 等 论 文 来 源 :《eLife》)37

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Arabidopsis plants perform arithmetic division to prevent starvation at nightAbstract: Photosynthetic starch reserves that accumulate in Arabidopsis leaves during theday decrease approximately linearly with time at night to support metabolism and growth. We findthat the rate of decrease is adjusted to accommodate variation in the time of onset of darkness andstarch content, such that reserves last almost precisely until dawn. Generation of these dynamicstherefore requires an arithmetic division computation between the starch content and expectedtime to dawn. We introduce two novel chemical kinetic models capable of implementing analogarithmetic division. Predictions from the models are successfully tested in plants perturbed by anight-time light period or by mutations in starch degradation pathways. Our experiments indicatewhich components of the starch degradation apparatus may be important for appropriatearithmetic division. Our results are potentially relevant for any biological system dependent on afood reserve for survival over a predictable time period.eLife原 文 链 接 :http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1306/1306.5148.pdf38

两 个 突 变 引 发 5 亿 年 前 的 一 个 进 化 飞 跃2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )DNA model进 化 似 乎 有 时 呈 跳 跃 形 式 而 非 缓 慢 进 行 。 芝 加 哥 大 学 科 学 家 领 导 的 一 个 研 究 团 队 已 经 发现 了 两 个 关 键 的 突 变 , 其 引 发 了 5 亿 年 前 激 素 的 彻 底 改 变 。通 过 “ 分 子 时 间 漫 步 ”, 研 究 人 员 复 苏 、 分 析 在 现 代 人 类 的 繁 衍 、 发 展 、 免 疫 和 癌 症 中 起关 键 作 用 的 基 因 祖 先 的 功 能 。 通 过 重 新 创 建 这 些 基 因 历 史 事 件 中 发 生 的 相 同 的 DNA 变 化 ,研 究 团 队 揭 示 , 两 个 突 变 为 激 素 如 雌 激 素 、 睾 酮 和 皮 质 醇 等 担 负 其 现 在 的 重 要 作 用 铺 平 了 道路 。“ 过 去 悠 久 进 化 历 程 中 , 仅 仅 遗 传 密 码 两 个 字 母 的 改 变 , 却 引 起 一 种 蛋 白 质 功 能 的 巨 大转 变 , 启 动 我 们 当 今 的 生 理 及 生 殖 系 统 的 进 化 ,” 芝 加 哥 大 学 人 类 遗 传 、 生 态 与 进 化 学 教 授Joe Thornton 博 士 说 。 他 是 该 研 究 的 负 责 人 。39

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )“ 如 果 这 两 个 突 变 没 有 发 生 , 我 们 现 今 的 身 体 必 须 使 用 不 同 的 机 制 来 调 控 妊 娠 、 性 欲 、应 激 反 应 、 肾 功 能 、 炎 症 和 青 春 期 男 、 女 性 特 征 发 育 ,”Thornton 说 。研 究 结 果 六 月 二 十 四 日 在 线 发 表 于 《 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 》。对 蛋 白 质 的 基 因 代 码 如 何 确 定 其 功 能 的 理 解 , 将 允 许 生 物 化 学 家 更 好 地 设 计 药 物 , 预 测突 变 对 疾 病 的 影 响 。Thornton 说 , 这 个 发 现 揭 示 了 蛋 白 质 的 历 史 演 化 分 析 怎 样 推 动 这 一 目 标的 , 在 该 团 队 的 发 现 之 前 , 不 知 道 现 代 的 各 种 类 固 醇 激 素 受 体 如 何 区 别 雌 激 素 和 其 他 激 素 。研 究 团 队 , 包 括 来 自 俄 勒 冈 大 学 、 埃 默 里 大 学 和 斯 克 里 普 斯 研 究 所 的 研 究 人 员 , 研 究 一个 类 固 醇 激 素 受 体 蛋 白 质 家 族 的 进 化 , 该 蛋 白 质 家 族 调 节 激 素 对 生 殖 、 发 育 和 生 理 机 能 的 影响 。 没 有 这 些 受 体 蛋 白 , 激 素 不 能 对 身 体 细 胞 产 生 任 何 影 响 。Thornton 的 团 队 追 查 整 个 受 体 家 族 的 祖 先 - 只 识 别 雌 激 素 - 如 何 逐 渐 发 展 演 变 成 能 够 识 别其 他 类 固 醇 激 素 ( 如 睾 酮 、 孕 酮 和 应 激 激 素 皮 质 醇 ) 的 蛋 白 质 后 代 。为 达 到 目 的 , 该 团 队 使 用 了 基 因 “ 复 活 ” 策 略 。 他 们 使 用 计 算 机 方 法 从 现 今 成 千 上 万 受 体序 列 数 据 库 慢 慢 追 踪 回 到 生 命 树 , 首 先 推 断 出 古 受 体 蛋 白 的 基 因 序 列 。 然 后 他 们 生 化 合 成 这些 古 老 的 DNA 序 列 , 利 用 分 子 检 测 确 定 受 体 对 各 种 激 素 的 敏 感 性 。Thornton 团 队 将 非 雌 激 素 类 固 醇 识 别 能 力 进 化 期 间 的 时 间 范 围 缩 小 到 大 约 5 亿 年 前 一个 时 期 , 刚 好 是 脊 椎 动 物 在 地 球 上 出 现 之 前 的 时 期 。 然 后 他 们 将 突 变 引 入 到 重 构 的 祖 先 蛋 白质 中 , 确 定 那 期 间 发 生 的 最 重 要 的 突 变 。 通 过 测 量 突 变 如 何 影 响 受 体 的 结 构 和 功 能 , 团 队 可在 实 验 室 中 重 新 创 造 出 古 代 的 分 子 进 化 。他 们 发 现 , 只 有 古 代 受 体 基 因 序 列 中 的 两 个 变 化 引 起 从 雌 激 素 到 其 他 类 固 醇 激 素 的 优 先反 应 偏 移 , 并 且 对 其 他 类 固 醇 激 素 偏 爱 达 到 对 雌 激 素 的 7 万 倍 。 研 究 人 员 还 利 用 生 物 物 理 技术 来 确 定 突 变 影 响 蛋 白 质 功 能 的 精 确 原 子 水 平 机 制 。 虽 然 只 有 蛋 白 质 的 几 个 原 子 发 生 了 变 化 ,这 却 彻 底 重 建 受 体 和 激 素 之 间 相 互 作 用 的 网 络 , 导 致 功 能 的 巨 大 改 变 。“ 我 们 的 研 究 结 果 表 明 , 新 的 分 子 功 能 可 以 源 自 于 遗 传 编 码 的 几 个 小 变 化 所 导 致 的 突 然大 飞 跃 ,”Thornton 说 。 他 指 出 , 随 着 受 体 两 个 关 键 性 变 化 , 额 外 的 突 变 , 其 确 切 作 用 - 目 前还 不 清 楚 , 对 于 激 素 信 号 对 身 体 全 面 影 响 的 进 化 研 究 是 必 要 的 。( 论 文 作 者 :Michael J. Harms 等 论 文 来 源 :《PNAS》)40

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Biophysical mechanisms for large-effect mutations in the evolution of steroidhormone receptorsAbstract: The genetic and biophysical mechanisms by which new protein functions evolve isa central question in evolutionary biology, biochemistry, and biophysics. Of particular interest iswhether major shifts in protein function are caused by a few mutations of large effect and, if theyare, the mechanisms that mediate these changes. Here we combine ancestral protein reconstructionwith genetic manipulation and explicit studies of protein structure and dynamics to dissect anancient and discrete shift in ligand specificity in the steroid receptors, a family of biologicallyessential hormone-controlled transcription factors. We previously found that the ancestor of theentire steroid receptor family was highly specific for estrogens, but its immediate phylogeneticdescendant was sensitive only to androgens, progestogens, and corticosteroids. Here we show thatthis shift in function was driven primarily by two historical amino acid changes, which caused a∼70,000-fold change in the ancestral protein’s specificity. These replacements subtly changed thechemistry of two amino acids, but they dramatically reduced estrogen sensitivity by introducing anexcess of interaction partners into the receptor/estrogen complex, inducing a frustrated ensembleof suboptimal hydrogen bond networks unique to estrogens. This work shows how the protein’sarchitecture and dynamics shaped its evolution, amplifying a few biochemically subtle mutationsinto major shifts in the energetics and function of the protein.Proceedings of the National Academy of Sciences原 文 链 接 :http://www.pnas.org/content/early/2013/06/21/1303930110.full.pdf+html?with-ds=yes41

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )牛 蛙 可 以 帮 助 传 播 致 命 的 两 栖 类 真 菌 , 但 也 因 此 而 丧 命Bullfrogs may help spread deadly amphibian fungus, but also die from it全 球 两 栖 动 物 数 量 下 降 , 主 要 原 因 认 为 是 牛 蛙 传 播 的 一 种 致 命 真 菌 , 但 一 项 为 期 两 年 的研 究 表 明 , 牛 蛙 自 身 也 死 于 这 种 病 原 体 。 这 与 曾 经 的 观 念 相 反 , 即 曾 经 认 为 牛 蛙 只 是 传 播 疾病 的 耐 性 宿 主 载 体 。当 研 究 人 员 在 实 验 控 制 条 件 下 用 卵 孵 育 牛 蛙 , 他 们 发 现 至 少 一 个 应 变 病 原 菌 株 蛙 壶 菌 ,也 被 称 为 Bd 或 壶 菌 , 可 以 致 幼 年 蛙 死 亡 。 然 而 , 牛 蛙 对 进 行 测 试 的 另 一 菌 株 有 抗 性 。俄 勒 冈 州 立 大 学 和 匹 兹 堡 大 学 的 研 究 人 员 的 研 究 发 现 表 明 , 牛 蛙 不 是 传 播 这 个 致 命 真 菌的 唯 一 罪 魁 祸 首 , 这 又 给 ‘ 为 何 两 栖 动 物 处 于 如 此 严 重 的 危 险 境 地 ’ 这 样 的 问 题 增 加 了 更 多 的复 杂 性 。研 究 人 员 说 所 有 两 栖 动 物 物 种 约 有 40% 正 在 衰 退 或 灭 绝 。 包 括 真 菌 、 栖 息 地 破 坏 、 气候 变 化 、 污 染 、 外 来 物 种 入 侵 、 增 加 的 UV-B 光 照 射 和 其 他 压 力 等 各 种 原 因 都 处 于 怀 疑 之 列 。“ 至 少 到 目 前 为 止 , 壶 菌 参 与 其 中 , 牛 蛙 也 许 并 不 是 它 们 目 前 所 被 认 为 的 角 色 - 罪 魁 祸 首 ,”俄 勒 冈 州 立 大 学 动 物 研 究 员 Stephanie Gervasi 说 。 传 统 认 知 是 牛 蛙 作 为 一 个 耐 受 性 宿 主 , 帮助 这 种 真 菌 在 全 世 界 范 围 传 播 。 但 现 在 我 们 已 经 证 明 了 它 们 也 像 其 他 两 栖 动 物 一 样 死 于 这 种真 菌 。”研 究 表 明 , 牛 蛙 确 实 不 是 真 菌 的 称 职 宿 主 ,1998 年 这 种 真 菌 首 次 被 确 定 为 两 栖 类 的 一个 新 疾 病 。 那 么 为 什 么 真 菌 传 播 如 此 之 快 、 范 围 如 此 广 泛 , 以 及 造 成 如 此 高 的 死 亡 率 呢 , 原因 仍 不 清 楚 。“ 气 候 变 化 可 能 是 真 菌 增 加 的 原 因 之 一 , 气 候 变 化 也 可 以 影 响 两 栖 类 动 物 的 免 疫 系 统 ,”俄 勒 冈 州 立 大 学 动 物 学 杰 出 教 授 和 两 栖 类 动 物 衰 退 研 究 的 国 际 领 头 人 Andrew Blaustein 说 。“ 真 菌 传 播 的 可 能 途 径 有 很 多 。 甚 至 可 以 通 过 人 们 的 鞋 子 携 带 传 播 。”42

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )研 究 人 员 发 现 , 无 论 是 何 种 菌 株 , 牛 蛙 的 平 均 壶 菌 感 染 量 大 大 低 于 其 他 两 栖 类 许 多 物 种 。随 着 时 间 的 推 移 , 一 些 牛 蛙 可 以 减 少 甚 至 消 除 它 们 皮 肤 上 的 感 染 。研 究 人 员 得 出 结 论 , 成 年 牛 蛙 可 能 是 一 些 地 区 的 Bd 菌 株 的 载 体 , 不 同 宿 主 可 能 在 其 他地 点 是 更 重 要 的 。 两 栖 类 和 非 两 栖 类 两 类 动 物 物 种 的 国 际 贸 易 也 可 能 推 动 病 原 菌 的 全 球 性 分布 , 他 们 说 。这 项 研 究 的 结 果 发 表 在 专 业 杂 志 《 生 态 健 康 》 上 。( 论 文 作 者 :Stephanie S. Gervasi 等 论 文 来 源 :《EcoHealth》)43

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Experimental Evidence for American Bullfrog (Lithobates catesbeianus)Susceptibility to Chytrid Fungus (Batrachochytrium dendrobatidis)Abstract: The emerging fungal pathogen, Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), has beenassociated with global amphibian population declines and extinctions. American bullfrogs(Lithobates catesbeianus) are widely reported to be a tolerant host and a carrier of Bd that spreadsthe pathogen to less tolerant hosts. Here, we examined whether bullfrogs raised from eggs tometamorphosis in outdoor mesocosms were susceptible to Bd. We experimentally exposedmetamorphic juveniles to Bd in the laboratory and compared mortality rates of pathogen-exposedanimals to controls (non-exposed) in two separate experiments; one using a Bd strain isolatedfrom a Western toad and another using a strain isolated from an American bullfrog. We wanted toexamine whether metamorphic bullfrogs were susceptible to either of these strains. We show thatbullfrogs were susceptible to one strain of Bd and not the other. In both experiments, infectionload detected in the skin decreased over time, suggesting that metamorphic bullfrogs from somepopulations may be inefficient long-term carriers of Bd.EcoHealth原 文 链 接 :http://link.springer.com/article/10.1007/s10393-013-0832-8/fulltext.html44

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )蔬 菜 的 日 常 节 奏植 物 的 模 块 化 设 计 使 其 单 个 植 物 器 官 可 以 具 有 自 发 功 能 , 并 能 继 续 部 分 新 陈 代 谢 , 如 呼吸 , 即 使 从 母 体 植 物 分 离 开 来 。采 收 后 的 蔬 菜 可 以 有 收 获 前 植 株 一 样 的 日 常 节 奏 。不 同 作 物 的 生 物 钟 可 以 在 收 采 后 重 新 产 生 。 德 克 萨 斯 休 斯 敦 莱 斯 大 学 的 Janet Braam 和她 的 同 事 们 通 过 将 其 暴 露 于 日 常 的 白 天 黑 夜 明 暗 周 期 , 为 在 店 铺 出 售 的 卷 心 菜 (Brassicaoleracea) 设 置 生 物 钟 。 研 究 人 员 发 现 , 卷 心 菜 组 织 在 光 周 期 积 累 草 食 动 物 化 学 防 御 物 质 。当 卷 心 菜 的 日 常 节 奏 与 啃 食 植 物 的 蛾 粉 纹 夜 蛾 幼 虫 的 节 奏 同 步 时 ( 见 图 ), 与 那 些 脱 离 节 奏的 蔬 菜 相 比 , 其 被 啃 食 得 更 少 。 研 究 人 员 发 现 , 一 种 抗 癌 植 物 化 学 物 质 4MSO 随 着 卷 心 菜重 新 产 生 的 生 物 钟 得 到 周 期 性 积 累 。完 整 无 损 的 拟 南 芥 使 用 相 同 的 周 期 节 奏 预 防 害 虫 。 采 收 后 的 昼 夜 节 奏 增 强 病 虫 害 抗 性 和植 物 化 学 物 质 的 循 环 。 拟 南 芥 随 着 昼 夜 节 奏 积 累 防 御 芥 子 油 苷 。保 护 性 节 奏 在 其 他 收 获 作 物 中 也 得 到 重 现 印 证 , 比 如 蓝 莓 、 甜 土 豆 和 胡 萝 卜 , 这 表 明 其可 能 是 一 种 保 护 水 果 和 蔬 菜 免 于 虫 害 的 方 法 。 研 究 人 员 推 测 , 收 获 后 产 品 的 日 常 节 奏 也 可 能影 响 其 营 养 价 值 。( 论 文 作 者 :Danielle Goodspeed 等 论 文 来 源 :《Current Biology》)45

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Postharvest Circadian Entrainment Enhances Crop Pest Resistance andPhytochemical CyclingAbstract: The modular design of plants enables individual plant organs to manifestautonomous functions and continue aspects of metabolism, such as respiration, even afterseparation from the parent plant. Therefore, we hypothesized that harvested vegetables and fruitsmay retain capacity to perceive and respond to external stimuli. For example, the fitness advantageof plant circadian clock function is recognized and; however, whether the clock continues toinfluence postharvest physiology is unclear. Here we demonstrate that the circadian clock ofpostharvest cabbage (Brassica oleracea) is entrainable by light-dark cycles and results in enhancedherbivore resistance. In addition, entrainment of Arabidopsis plants and postharvest cabbagecauses cyclical accumulation of metabolites that function in plant defense; in edible crops, thesemetabolites also have potent anticancer properties. Finally, we show that the phenomena ofpostharvest entrainment and enhanced herbivore resistance are widespread among diverse crops.Therefore, sustained clock entrainment of postharvest crops may be a simple mechanism topromote pest resistance and nutritional value of plant-derived food.Current Biology原 文 链 接 :http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982213006295#fig446

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )映 射 健 康 和 疾 病 细 胞 之 间 蛋 白 信 号 的 新 方 法Mass spectrometry analysis of peptides derived from a co-culture of CTAP-engineeredhuman (red) and mouse cells (green) that become specifically labeled heavy and light,respectively.纽 约 纪 念 斯 隆 · 凯 特 林 癌 症 中 心 与 德 国 图 宾 根 蛋 白 质 组 学 中 心 (PCT) 的 研 究 人 员 合 作 , 已经 开 发 出 一 种 新 的 方 法 识 别 细 胞 内 起 源 细 胞 和 多 细 胞 环 境 中 分 泌 的 蛋 白 质 。 这 种 技 术 进 步 特别 令 人 激 动 , 因 为 其 可 以 为 研 究 人 员 提 供 一 种 综 合 测 绘 细 胞 间 通 讯 的 新 工 具 , 这 在 癌 症 的 发展 、 保 养 和 对 治 疗 的 反 应 等 各 方 面 都 特 别 重 要 。 例 如 , 这 种 方 法 可 以 用 于 研 究 正 常 和 恶 性 细胞 之 间 的 细 胞 信 号 事 件 , 从 而 可 以 更 好 地 理 解 ‘ 周 围 正 常 细 胞 如 何 改 变 肿 瘤 的 生 长 并 对 治 疗发 生 反 应 ’ 的 分 子 机 制 。这 种 称 为 细 胞 型 氨 基 酸 前 体 特 异 性 标 记 (CTAP) 的 技 术 , 利 用 脊 椎 动 物 细 胞 合 成 正 常生 长 和 平 衡 所 需 的 必 需 氨 基 酸 的 无 能 性 。 由 纪 念 斯 隆 · 凯 特 林 癌 症 中 心 Nicholas Gauthier 博士 和 Martin Miller 博 士 牵 头 的 研 究 团 队 工 程 改 造 细 胞 , 使 其 表 达 氨 基 酸 生 物 合 成 酶 , 从 而 使细 胞 能 利 用 供 给 的 氨 基 酸 前 体 产 生 氨 基 酸 , 满 足 自 身 生 长 需 要 。该 团 队 还 进 一 步 发 现 , 这 些 补 充 的 重 稳 定 同 位 素 标 记 形 式 的 前 体 导 致 重 氨 基 酸 掺 入 到 酶表 达 细 胞 所 产 生 的 蛋 白 质 中 。 德 国 图 宾 根 蛋 白 质 组 学 中 心 的 form 博 士 和 Boris Macek 博 士设 计 实 验 方 案 , 利 用 定 量 质 谱 分 析 来 搜 索 包 含 这 些 稳 定 同 位 素 标 记 的 蛋 白 质 。 通 过 这 种 方 式 ,可 确 定 细 胞 内 起 源 细 胞 和 多 细 胞 培 养 的 分 泌 蛋 白 。 通 过 提 供 的 手 段 将 蛋 白 定 向 连 结 到 特 定 的细 胞 类 型 , 作 者 认 为 , 这 种 新 方 法 将 有 助 于 细 胞 间 通 讯 研 究 和 生 物 标 志 物 的 研 发 。( 论 文 作 者 :Nicholas P Gauthier 等 论 文 来 源 :《Nature Methods》)47

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Cell-selective labeling using amino acid precursors for proteomic studies ofmulticellular environmentsAbstract: We report a technique to selectively and continuously label the proteomes ofindividual cell types in coculture, named cell type–specific labeling using amino acid precursors(CTAP). Through transgenic expression of exogenous amino acid biosynthesis enzymes,vertebrate cells overcome their dependence on supplemented essential amino acids and can beselectively labeled through metabolic incorporation of amino acids produced from heavy isotope–labeled precursors. When testing CTAP in several human and mouse cell lines, we coulddifferentially label the proteomes of distinct cell populations in coculture and determine therelative expression of proteins by quantitative mass spectrometry. In addition, using CTAP weidentified the cell of origin of extracellular proteins secreted from cells in coculture. We believethat this method, which allows linking of proteins to their cell source, will be useful in studies ofcell-cell communication and potentially for discovery of biomarkers.Nature Methods原 文 链 接 :http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.2529.html48

塑 造 蝾 螈 尾 巴 的 遗 传 因 素 确 定 再 生 步 伐2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )This is a representative tail tip that was sampled during the process of regeneration与 人 类 相 比 , 蝾 螈 失 去 肢 体 的 再 生 能 力 似 乎 是 无 限 的 , 但 即 使 在 蝾 螈 中 , 一 些 种 类 再 生身 体 也 是 非 常 缓 慢 的 , 其 他 的 则 随 着 年 龄 的 增 长 而 失 去 这 种 能 力 。 现 在 , 研 究 人 员 发 现 , 蝾螈 再 生 断 尾 的 能 力 取 决 于 其 基 因 组 DNA 的 几 个 小 区 域 , 这 些 区 域 影 响 尾 生 长 的 宽 度 。肯 塔 基 大 学 Randal Voss 及 其 同 事 的 研 究 结 果 发 表 在 七 月 三 日 的 开 源 期 刊 《PLOS ONE》。在 这 项 研 究 中 , 动 物 之 间 大 约 66-68% 的 再 生 差 异 与 截 肢 部 位 尾 巴 的 宽 度 相 关 。 分 子 分析 显 示 多 个 遗 传 标 记 对 尾 部 的 宽 度 有 小 的 附 加 影 响 , 从 而 促 进 动 物 的 再 生 能 力 。Voss 说 ,“ 我 们 的 研 究 结 果 表 明 , 再 生 产 物 受 损 伤 部 位 附 近 的 因 素 调 控 。 虽 然 我 们 不 知道 这 些 局 部 因 素 的 性 质 , 我 们 的 研 究 结 果 表 明 , 它 们 沿 着 尾 部 长 度 定 量 分 布 。”( 论 文 作 者 :Gareth J. Voss 等 论 文 来 源 :《PLOS ONE》)49

2013 年 第 7 期 ( 总 第 期 )Variation in Salamander Tail Regeneration Is Associated with Genetic FactorsThat Determine Tail MorphologyAbstract: Very little is known about the factors that cause variation in regenerative potentialwithin and between species. Here, we used a genetic approach to identify heritable genetic factorsthat explain variation in tail regenerative outgrowth. A hybrid ambystomatid salamander(Ambystoma mexicanum x A. andersoni) was crossed to an A. mexicanum and 217 offspring wereinduced to undergo metamorphosis and attain terrestrial adult morphology using thyroid hormone.Following metamorphosis, each salamander’s tail tip was amputated and allowed to regenerate,and then amputated a second time and allowed to regenerate. Also, DNA was isolated from allindividuals and genotypes were determined for 187 molecular markers distributed throughout thegenome. The area of tissue that regenerated after the first and second amputations was highlypositively correlated across males and females. Males presented wider tails and regenerated moretail tissue during both episodes of regeneration. Approximately 66–68% of the variation inregenerative outgrowth was explained by tail width, while tail length and genetic sex did notexplain a significant amount of variation. A small effect QTL was identified as having asex-independent effect on tail regeneration, but this QTL was only identified for the first episodeof regeneration. Several molecular markers significantly affected regenerative outgrowth duringboth episodes of regeneration, but the effect sizes were small (