真核生物酿酒酵母长染色体的精准定制合成

基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建,能够按需塑造生命,开启从非生命物质向生命物质转化的大门。然而,基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题。研究团队经过5年多的探索,在人工基因组的合成策略、缺陷靶点定位、精确修复技术等方面取得突破,完成了4条酿酒酵母长染色体的化学全合成。该研究将引领更复杂与智能的基因组设计和更大尺度的人工基因组合成,推动了生命科学研究从理解生命到创造生命的伟大变革。     

2017年中国十大科技进展新闻

1我国科学家利用化学物质合成完整活性染色体 我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体,标志着人类向"再造生命"又迈进一大步. 该研究利用小分子核苷酸精准合成了活体真核染色体,首次实现人工基因组合成序列与设计序列的完全匹配,得到的酵母基因组具备完整的生命活性.     

No.9 酵母长染色体的精准定制合成

正基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建,能够按需塑造生命,开启从非生命物质向生命物质转化的大门,推动生命科学研究由理解生命向创造生命延伸。然而,基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题。天津大学元英进、清华大学戴俊彪、深圳华大基因杨焕明等团队与合作者利用多级模块化和标准化人工基因组合成方法,基于一步法大片段组装技术和并行式染色体合成策略,实现了由小分子核苷酸到活体真核长染色体的定制合     

科普中国

正"人造生命"成功:我国开启合成生物学研究新时代8月3日新华社报道,我国中科院分子植物卓越中心/植生生态所合成生物学重点实验室覃重军团队在最新一期国际科学期刊《自然》上发表论文,宣布首次人工创造出有生命活性的单染色体真核细胞,开启了合成生物学研究的新时代。1965年,我国科学家在世界上首次人工合成出与天然分子化学结构相同、有完整生物活性的蛋白质——结晶牛     

科普中国

<正>像搭积木一样合成“人工酵母”3月10日,《科学》杂志以7篇论文的专刊及封面文章形式发表了中外科学家利用化学物质成功合成5条人工设计的酿酒酵母染色体。“用计算机设计染色体,像搭积木一样搭好每个小模块。”中国科学家在合成酵母上取得了重大成果突破。     

解读水稻基因“天书”

任何生物的全基因组序列都蕴藏着该物种起源、进化、发育、生理等重要信息。在迄今为止完成基因组测序的植物中,水稻的基因组是最大的,共有12条染色体,大约4.3亿对碱基,约为人类基因组     

我国科学家在环形染色体重排研究方面取得突破进展

正近日,《自然·通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了我国科学家的研究论文"Ring Synthetic Chromosome V SCRaMbLE",证实了人工合成环形染色体在基因型和表型上的连续进化能力,显示与天然线性染色体相比,人工环形染色体具有更复杂的重排变化规律。该研究是在国家科技计划支持基础上,由天津大学元英进牵头的团队取得最新突破性进展。染色体结构变异对生物表型多样性具有重要的影响。该研究以含有环形5号染色体的单倍体酿酒酵母     

红树植物白骨壤甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆与功能研究

甜菜碱在植物体内以胆碱为底物,经两步酶催化反应合成,其中催化第二步反应的是甜菜碱醛脱氢酶(Betaine Aldehyde Dehydrogenase, BADH).为研究甜菜碱醛脱氢酶基因在酵母中是否具有生物学功能,通过PCR-RACE技术从红树植物白骨壤(Avicennia marina)中分离得到BADH基因,将其转入酿酒酵母AH109中.通过对重组酵母生长曲线的测定,发现重组酵母对NaCl的耐受度由转化前的9%提高到14%,表明白骨壤BADH基因在酵母中能得到有效表达出具生物学活性的蛋白质.     

封面

<正>01.Science本期《科学》封面插图是一个假想的酵母基因组结构模型,包括所有金色的合成染色体到白色的本机染色体的完成日期。三分之一的染色体在酵母基因组中现在已经设计并合成的合成酵母基因组计划,即Sc2.0。染色体的三维模型生成与高c方法。一个厚管形状的"信封"代表的生物群体染色体缠绕分子,半透明的提示显示30 nm纤维内部建模。02.Cell本期的封面故事主要关于水解酶在行动的话题。虽然能量依赖性蛋白质的蛋白酶的破坏已经被发现了30多年,但对于这种复杂的分子器如何使用ATP实现动力蛋白质降解仍     

酿酒酵母基因组的研究进展

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是第一个完成全基因组测序工作的真核生物,目前在结构基因组学、功能基因组学、模式生物、最小基因组、比较基因组学等方面的研究已经获得了重大的进展,为人类更深入地研究高等生物基因组打下了坚实的基础。本文将从这几个方面着手对酿酒酵母基因组的研究进展进行综述。     

植物活性氧信号与环境适应性研究团队简介

正植物活性氧信号与环境适应性研究团队由德国"洪堡学者"、上海高校"东方学者"特聘教授孙旭武博士为学术带头人.主要以模式植物拟南芥,以及重要农作物水稻、玉米等为研究材料,采用EMS诱变和自然诱变等手段,筛选特异影响植物对活性氧应答的突变体,利用全基因组测序和GWAS定位等分析手段定位关键的突变基因,通过CRISPR/Cas9和miRNA等技术进一步确认突变基因,综合运用细胞生物学、遗传学、分子生物学、生物化学等技术手段,深入解析在响应逆境胁迫时植物体内活性氧信号的感知、传递,下游目标基因的表达及其调控的分子机理.以此为基础,     

“植物微管荧光观察”的开放实验教学实践

经典生物学实验中将"植物细胞骨架观察"和"植物染色体观察"作为两个独立实验,学生难以理解其内在联系。据此,设计针对高年级本科生的开放实验,通过间接免疫荧光法对纺锤体微管进行观察,将细胞骨架(纺锤体微管)和染色体运动两个相关联的细胞过程同时呈现出来,帮助学生掌握免疫荧光实验操作技能的同时,加深对微管和染色体在有丝分裂中动态行为的认识,从而巩固理论知识学习,提升学生综合能力。     

茶树生物学与资源利用安徽省实验室破解中国种茶树全基因组密码

正安徽农业大学茶树生物学与资源利用安徽省实验室联合深圳华大基因和中国科学院国家基因研究中心(上海)等相关研究团队,破解了世界上分布最广的中国种茶树的全基因组信息,相关成果以"基于全基因组测序探究中国种茶树基因组和品质相关基因的进化机制"为题,于4月21日在线发表于《美国科学院院刊》。以上研究成果得到科技部"973"计划、国家自然科学基金、安徽省茶产业振兴计划、安徽省创新型省份     

基因与基因组的精细合成原理和技术研究报告

合成生物学无论是对于理解生命的本质还是对发展改造生命的技术手段都具有非常重要的作用。在聚合酶拼接法(PCA)技术发明之后,随着大量设计引物和DNA测序的高效率和低成本,特别是大片段DNA的拼接、克隆等多项技术的建立和发展,使得从头合成大片段DNA甚至的微生物基因组成为现实。然而,作为一个新兴的领域,合成生物学仍面临着诸多的问题,无论是基础理论还是工程技术方面都还有待进一步的发展和完善。该课题重点发展"自下而上"的使能技术,包括DNA高通量、高保真合成和大片段DNA高效拼接。此外,亦进行染色体的改造来为天然产物的高效表达发展优化的底盘细胞。     

俄罗斯否定叶绿体起源于细菌的假说

<正>据俄科学院西伯利亚分院网站报道,该分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心的科研团队通过比较植物叶绿体与蓝细菌的DNA全基因组发现,叶绿体DNA内部结构与细菌存在实质性差异,这是科学界首次验证两者基因组存在原则性结构差异,就此推翻了植物叶绿体细胞起源于蓝细胞的假说。相关成果发布在"BMC Bioinformatics"科学期刊上。     

动态·信息

合成生物学：在生物学和生物技术的一个决定性时刻,研究人员组合了一个合成基因组,并用它转变了一种细菌的身份特性。合成基因组取代了细菌的核糖核酸,导致其生产出一组新的蛋白质。该研究成就促使美国国会召开了关于合成生产学的听证会。     

植物数量遗传学研究团队简介

正"植物数量遗传学"研究团队由"国家自然科学基金优秀青年基金"获得者、"万人计划青年拔尖人才"入选者黄学辉教授作为学术带头人,开发并利用基因组学、数量遗传学及计算生物学领域的最新技术手段,在作物群体遗传学分析、复杂农艺性状的遗传解析、基因互作和调控网络构建,以及分子育种技术开发等领域为高产优质高抗作物育种提供理论和技术支持.已在水稻、谷子、芝麻等作物的全基因组遗传变异鉴定、复杂农艺性状的遗传基础解析、杂种优势机理的分析和起源驯化研究等方面取得重要进展,主要     

重组型白菜的细胞学及分子遗传解析

异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)是研究异源多倍体植物起源、进化的一种模式植物。先前的研究中,通过甘蓝型油菜与近缘种植物杂交,诱导C亚基因组染色体优先消除,重建了祖先种白菜类型(restituted B.rapa,RBR,AA)。本研究通过雌蕊细胞染色体压片技术,扩增片段长度多态性(AFLP)技术对已获得的2个重组白菜及其连续自交后代进行细胞遗传及系统聚类分析。结果显示:2个重组白菜及其自交后代的染色体数稳定在2n=20;与天然白菜相比,RBR在表型上表现一些特有的性状;经AFLP分子标记分析RBR Oro与白菜"Chiifu"聚为一类,RBR ZS11与本土的白菜型油菜"白油1号"亲缘关系紧密。结论:重组白菜在染色体组水平上具有稳定性,且重组白菜主要依赖于亲本甘蓝型油菜的起源。     

组氨酸(L-Histidine)对小麦根尖细胞生长和畸变的影响

以普通小麦为材料,用不同浓度组氨酸(L-Histidine)处理萌发的种子24h,采用形态学、细胞生物学、分子生物学等研究方法探究L-Histidine对小麦根尖的影响.结果显示,经过L-Histidine处理,小麦根尖生长受到抑制,细胞分裂指数下降,出现染色体畸变、基因组DNA序列改变、rdr基因的表达下调等.表明L-Histidine处理使细胞分裂被阻断在G1-S转换期,DNA合成受阻并导致其序列和染色体结构被破坏,最终抑制小麦根的生长.     

合成生物学研究的里程碑

正众所周知,合成生物学,尤其是人工合成生命,是化学与生命学界皇冠上的宝石。在50年前,我们国家的人工合成牛胰岛素,是新中国在这一领域建立了一个历史丰碑,而2017年酵母长染色体的精准定制合成,是我们国家科学家在合成生物学又一重要突破。合成生物学方面的研究,主要有两方面的重要的意义,一方面是在科学上,使我们更加