前沿

韩国研究团队发明纳米表面活性剂生物技术

近日，韩国科学技术信息通信部发布消息称，韩国先进软性物质研究团组利用纳米粒子研制出表面活性剂。该研究结果刊登在国际学术杂志《自然》上。

表面活性剂是广泛用于肥皂、洗涤剂、洗发水等生活用品的化学物质。在一个分子中存在易粘附于水和易粘附于油两个部分，使用表面活性剂可将水、油分离，呈现水滴形态。因此，利用表面活性剂传送特定物质(药物等)可作为新一代医学材料，特别是作为调节液体水滴的技术可广泛应用于制药、疾病诊断、新药开发等领域。

现有调节液体水滴的技术多采用“分子表面活性剂”，是使表面活性剂包裹的液体水滴受到外部刺激的分子结构设计方式，但想实现两种以上刺激反应难度较大。此次研究组利用纳米粒子具有杀死细菌以及运送酵素等多种功能的特点，研制出可在多种刺激下控制液体水滴的“纳米粒子表面活性剂”，比现有分子表面活性剂具有更多样的功能。通过纳米表面活性剂可对电、光、磁场全部反应,磁场和光可以调节液体水滴的位置以及移动、旋转速度,并可以与电场结合。例如,使用操纵液体水滴移动或组合的工具可将活体细胞植入液体水滴里培养或将利用液体水滴还原细胞内的酵素反应等需要特殊环境的制药、生物医学领域。

研究发现新水稻谷粒大小调控开关

水稻是我国三大主粮之一，其谷粒大小和形状（粒型）决定稻米的产量和外观品质。近十年来，水稻粒型调控机理研究取得了较大的进展，许多重要粒型基因被克隆和研究。但目前已知的多数粒型基因难以归类到已知调控途径，报道的信号通路信息也呈现片断化的特点，极大限制了对粒型调控分子机理的认识，制约了其在作物高产优质分子育种中的应用。

近日，中国科学院植物研究所宋献军研究组与中国水稻研究所庄杰云研究组合作，借助现代高通量SLAF测序技术，在水稻中鉴定到超过40个粒型和产量QTL位点。在此基础上，研究人员定位并克隆了一个控制谷粒长度和产量的基因TGW3，该基因编码一个类似于GSK3/SHAGGY的激酶TGW3。研究发现，TGW3是谷粒大小的负向调节因子，能够通过增加颖壳细胞大小、减少细胞数目，从而使颖壳变长，谷粒变大、变重；TGW3的大粒等位基因的第三内含子核苷酸碱基发生转变，改变其mRNA的剪切方式，导致其第三和第四外显子的丢失，其编码蛋白丧失形成二聚体的功能。通过水稻种质资源序列测定分析，研究人员找到了其他两个具有长粒表型的遗传材料，其编码序列与本次发现的大粒亲本相同，显示了该基因位点的稀缺性。进一步研究表明，TGW3位点在水稻驯化过程中，并没有受到人工的选择，将其大粒等位基因TGW3JZ导入主栽品种“黄华占”中可以提高产量10%以上，显示了该位点在水稻高产育种中具有较好的利用潜力。

该研究深入揭示了水稻超大粒的遗传构成，并找到一个新的谷粒大小调控开关，为深入研究作物粒型调控的分子机制和遗传调控网络提供了新的切入点，对高产、优质作物的分子育种具有重要意义。

中国科学院南京土壤研究所黄瓜根系分泌物释放特性研究取得进展

根系分泌物是植物根系释放到根际环境中的有机物质的总称，属土壤微生物易于分解的、可直接利用的碳源，是植物、土壤和微生物三者间的桥梁，在土壤结构形成、土壤养分转化、植物养分吸收、土壤微生物分布、环境污染修复等方面起着重要作用。根系分泌物在土壤中会迅速被微生物降解，同时根系分泌物本身含量较低、组分复杂，迫切需要建立可行、高效、稳定的根系分泌物收集、分离纯化和鉴定方法，以支撑根际研究。

此前，中国科学院南京土壤研究所段增强课题组改进设计了一套根系分泌物自动循环收集装置，并研究了其对植物根系分泌物的吸收效率。课题组通过3个二氧化碳浓度与4个氮水平的水培试验，得到了具有不同形貌的黄瓜根系、根系分泌物中10种小分子有机物的单株分泌量以及这些物质在根内的含量。相关性分析表明，只有葡萄糖、果糖和蔗糖三种糖类以及草酸在根系分泌物的分泌量与其在根系中含量成弱的正相关关系。与根系形貌参数之间的相关性分析表明，三种糖类分泌量与根系表面积相关性最高，而三种有机酸和四种氨基酸分泌量与根尖数相关性最高。通过以上结果和近期关于植物根系中糖类、有机酸和氨基酸外排转运体的报道，课题组推测：植物主要是利用根系分泌糖类为根际微生物提供碳源与能量以换取微生物对土壤有机氮的矿化获取无机氮，因此在大气二氧化碳浓度升高和缺氮条件下，更多的糖类分配到植物根系，在整个根系通过扩散的方式分泌；植物往往在缺磷、缺铁或有害金属离子毒害条件下的逆境中作出防御，而植物根尖是最先感受到逆境，也是受毒害最重的区域，因此有机酸与其根内含量相关性不大，主要在植物根尖通过主动运输方式分泌；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，其作用可能是与根际微生物交换氨基酸或作为信号物质，因此其分泌位置主要在根尖依赖主动运输。

英研究人员发现肠道细菌改变人体基因的作用机理

据英国生物技术及生命科学研究理事会（BBSRC）近日消息，来自巴巴拉姆研究所（Babraham Institute）的研究人员与巴西和意大利研究人员合作，发现肠道内的细菌可以控制人体细胞中的基因信息。这项研究表明，来自细菌的化学信息可以改变人类基因组中关键化学标记物的位置。通过这种沟通，细菌可以帮助人体抵抗感染并预防癌症。

研究表明，消化水果和蔬菜时，肠道细菌产生的化学物质可影响肠道细胞中的基因。这些称为短链脂肪酸的分子可以从细菌移动到人体的细胞中，在人体细胞内部，它们可以触发改变基因活性的过程，最终影响人体细胞行为。

这项新的研究表明，短链脂肪酸增加了人体基因上化学标记的数量。这些称为巴豆酰化的标记物最近才被发现，并且是基因组中被称为表观遗传标记的化学注释的新增加物。短链脂肪酸通过关闭一种称为HDAC2的蛋白质来增加巴豆酰化的数量。科学家认为巴豆酰化的改变可以通过开启或关闭基因来改变基因活性。

科学家表示，短链脂肪酸是肠道细胞的关键能量来源，但研究发现它们会影响基因组的巴豆酰化作用。巴豆酰化在许多细胞中被发现，但在肠道中尤其常见。该研究揭示了HDAC2的新角色。反过来，这又为癌症研究提供了一个新的路径。