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植物PEAT复合体介导组蛋白H2A去泛素化

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科学通报 2024年第2期69卷 140-142页

作者：周岳北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室现代农学院北京大学-清华大学生命科学联合中心北京100871

组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控方式,包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,在真核生物的基因组DNA复制、损伤修复、基因转录等生物学过程中发挥着重要的作用.组蛋白H2A单泛素化修饰(H2Aub)在动植物中高度保守,通常与基... 详细信息

组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控方式,包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,在真核生物的基因组DNA复制、损伤修复、基因转录等生物学过程中发挥着重要的作用.组蛋白H2A单泛素化修饰(H2Aub)在动植物中高度保守,通常与基因的转录抑制相关[1,2].组蛋白泛素化是可逆的,维持生物体内组蛋白泛素化的正常水平对正常生长发育至关重要.以往的研究表明,动植物中具有保守RING结构域的E3连接酶形成PRC1复合体,负责催化H2A的单泛素修饰[1,3].组蛋白H2A去泛素化需要去泛素蛋白酶催化,对调控染色质上的H2A泛素修饰水平具有重要作用.以往的研究已经在动物中弄清了H2A去泛素化的分子机制,然而对植物中组蛋白H2A去泛素化的分子机制知之甚少.

关键词：去泛素化表观遗传调控组蛋白甲基化复合体转录抑制泛素化修饰损伤修复基因转录

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实验教学用植物活体荧光影像系统的研制

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 127-132页

作者：王璠璘贺新强王东辉北京大学生物学国家级实验教学示范中心蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京大学生命科学学院北京100871

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包... 详细信息

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包括监控转基因植物发育过程中荧光信号的时空模式。利用该系统成功地对EGFP转基因烟草和拟南芥进行培养和实时观察。低廉的成本极大地扩展了该系统在实验教学中的运用,也为生命活动的观察和检测研究奠定基础。

关键词：仪器研制植物活体荧光影像系统植物培养实时显微记录仪植物培养箱

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RNA调控与作物农艺性状改良

中国科学：生命科学 2024年第4期54卷 618-636页

作者：何凯周晓利王玉秋朱丹萌北京大学现代农学院与生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源... 详细信息

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源.本文综述了小RNA和长链非编码RNA的生成代谢和功能机制,着重介绍了小RNA、长链非编码RNA及其RNA修饰在调控作物产量与品质、抗病与抗逆等方面的研究进展.同时介绍了利用RNA技术改良遗传性状的研究,并展望了RNA技术的开发与利用对于未来农业生物技术应用的重要意义.

关键词： RNA调控农艺性状小RNA 长链非编码RNA RNA修饰 RNA技术

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西藏野生拟南芥开花时间变异的遗传基础

植物学报 2024年第3期59卷 373-382页

作者：杨继轩王雪霏顾红雅北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871

开花时间是被子植物生活史中的关键节点。十字花科植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)广布于世界各地,在海拔4 000m以上的青藏高原也发现了该物种的自然居群,高原独特的环境塑造了其生活史的独特表型,在开花时间上表现为中等程度早花。该... 详细信息

开花时间是被子植物生活史中的关键节点。十字花科植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)广布于世界各地,在海拔4 000m以上的青藏高原也发现了该物种的自然居群,高原独特的环境塑造了其生活史的独特表型,在开花时间上表现为中等程度早花。该研究构建了西藏拟南芥Lhasa居群的F2代作图群体,基于全基因组测序的QTL-seq定位分析,在该居群中定位到主效基因FLC,并且鉴定到其第1个内含子中存在2307bp的缺失,这种单倍型只存在于西藏拟南芥居群。利用CRISPR-Cas9技术构建了Lhasa背景的flc^(-/-)突变体,表现为开花时间显著提前。研究结果表明,西藏拟南芥开花时间改变的主要原因是FLC第1个内含子缺失,该变异并未使其丧失全部功能,这可能有利于西藏拟南芥适应青藏高原独特的气候环境。

关键词：西藏拟南芥开花时间 Flowering Locus C 适应性演化

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蝶翅花纹的演化发育生物学研究进展

遗传 2024年

作者：倪嘉欣张蔚北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室生命科学学院生命科学联合中心

演化发育生物学研究结合演化生物学和发育生物学，关注生物发育过程的演化及性状多样化的机制。自1984年同源异形盒基因被发现，许多模式生物形态建成的遗传机制获得了系统性研究；相对而言，非模式生物具有丰富而复杂的演化创新性状，... 详细信息

演化发育生物学研究结合演化生物学和发育生物学，关注生物发育过程的演化及性状多样化的机制。自1984年同源异形盒基因被发现，许多模式生物形态建成的遗传机制获得了系统性研究；相对而言，非模式生物具有丰富而复杂的演化创新性状，然而其背后的演化遗传机制尚未被完全解析，相关的研究亟待加强。在非模式生物类群中，蝶类具有丰富的物种多样性，超过18，700个物种；其翅结构相对简单但呈现出复杂多样的花纹，可能具有防御、求偶等多样的生物学功能，并受到较强的选择压力，因此是演化发育生物学研究的经典体系。聚焦蝶类的演化发育生物学研究历程，早期的比较形态学研究提出了蛱蝶平面图，为蝶翅花纹的演化发育生物学研究提供了理论框架；而之后一系列对蝶类翅盘的干扰实验则证实翅盘发育过程与蝶翅表型的关联；近年来的研究通过整合遗传学、发育生物学、基因组学等研究手段，已在多个蝶类研究体系对其重要的遗传工具包基因/基因座进行了解析，进一步完善了蝶翅花纹演化发育学研究的理论框架。从方法学角度，原位杂交和基因编辑等技术在开展上述研究中发挥了重要作用，而杂交链式反应技术和CRISPR/Cas9技术的发展则进一步提升了蝶类功能验证的可行性。在未来的研究中，可通过开发和优化适用于蝶类等鳞翅目昆虫的RNA干扰技术和基因编辑技术，推动更多的基因功能研究，进而比较和解析生物复杂性状，拓展演化发育生物学研究体系；上述研究还可拓展至生态-演化-发育角度，探索遗传和环境因素对以蝶翅花纹为代表的复杂表型的塑造机制，增进理解生物多样性形成和演化这一关键的科学问题。

关键词：蝶翅演化发育生物学遗传工具包原位杂交基因编辑

谈生命科学等领域原创性基础研究成果的获得与评价

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科技导报 2024年第10期42卷 65-73页

作者：昌增益北京大学生命科学学院北京大学蛋白质科学中心北京大学科学史与科学哲学中心蛋白质研究和植物基因研究国家重点实验室北京100871

通过生命科学领域的多个案例,阐述了基础研究是以认识自然本质并获得全新知识为宗旨、由人类好奇心而非社会需求所驱动;获得和评价原创性科学成果一直以来是科学家个体和科学共同体所关注的重要内容;但是,鉴于科学探究过程的混乱性和非... 详细信息

通过生命科学领域的多个案例,阐述了基础研究是以认识自然本质并获得全新知识为宗旨、由人类好奇心而非社会需求所驱动;获得和评价原创性科学成果一直以来是科学家个体和科学共同体所关注的重要内容;但是,鉴于科学探究过程的混乱性和非线性本质,使获得与评价原创性研究成果皆非易事。特别强调了科学家的跨学科视野和高深理论修养对获得原创成果、辨别可能被忽略的意外发现的重要性;同时,也强调了原创成果需在或短或长的时间内被检验和确认。历史一再证明,任何一项科学发现都不能仅根据其发表的刊物水平而不经批判性评估就简单被定论。伟大的科学发现是具备新颖性且经得起同行评审,被不断批判和反复推敲而最终获得认可。这也是其常产生自处于良好学术氛围中的学者的原因。

关键词：原始创新成果意外发现跨学科视野同行评审

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RNA碱基编辑及其在疾病治疗中的研究进展

中国科学：生命科学 2024年第4期54卷 586-601页

作者：黄强罗楠庄元彭金英伊成器北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学北大-清华生命科学联合中心北京100871 北京大学化学与分子工程学院化学生物系及合成与功能生物分子研究中心北京100871 核糖核酸北京研究中心北京100871

基于CRISPR的碱基编辑器是生物学研究的强大工具,并为遗传病的治疗带来新的希望.然而,DNA碱基编辑器的潜在脱靶效应却带来了治疗上的风险.相比之下,RNA水平的碱基编辑具有相对灵活、可逆且风险较低的特点,并在纠正疾病相关点突变方面取... 详细信息

基于CRISPR的碱基编辑器是生物学研究的强大工具,并为遗传病的治疗带来新的希望.然而,DNA碱基编辑器的潜在脱靶效应却带来了治疗上的风险.相比之下,RNA水平的碱基编辑具有相对灵活、可逆且风险较低的特点,并在纠正疾病相关点突变方面取得了重大进展,对生物学基础研究和治疗学的发展产生了深远的影响.本文总结了新兴的基于A-to-I、C-to-U、假尿嘧啶修饰等的RNA碱基编辑器,全面概述了其设计、效率和在疾病治疗中的应用.最后,本文深入讨论了RNA碱基编辑在疾病治疗上的局限性和可能的发展方向,以期对RNA基因编辑实践提供理论参考.

关键词： RNA编辑靶向修饰碱基编辑脱靶脱氨遗传病治疗

RNA修饰在mRNA疫苗中的关键应用和前景

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科学通报 2024年

作者：刘聪彭金英张美玲向卉芬伊成器核糖核酸北京研究中心北京大学合成与功能分子生物中心北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室安徽医科大学第一附属医院妇产科国家卫生健康委配子及生殖道异常研究重点实验室北大-清华生命科学联合中心

RNA修饰是指发生在RNA分子碱基或核糖上的各种化学修饰基团.这些修饰广泛存在于多种天然RNA中,能够改变RNA分子的化学和物理性质,从而影响RNA在细胞内的功能和命运.近年来, mRNA疫苗因其高效、快速设计、成本效益高和相对安全的管理方式... 详细信息

RNA修饰是指发生在RNA分子碱基或核糖上的各种化学修饰基团.这些修饰广泛存在于多种天然RNA中,能够改变RNA分子的化学和物理性质,从而影响RNA在细胞内的功能和命运.近年来, mRNA疫苗因其高效、快速设计、成本效益高和相对安全的管理方式,逐渐成为传统疫苗可靠的替代方案.目前, mRNA疫苗的应用范围涵盖了传染病、癌症、免疫性疾病和罕见病治疗等多个领域,展示了mRNA疫苗在不同治疗领域的多功能性和潜力.除了脂质纳米粒子递送技术的进步, RNA修饰在mRNA疫苗的研发过程中也扮演着不可或缺的角色. RNA修饰,如Ψ、m1Ψ和m5C的应用不仅可以极大地降低m RNA疫苗的免疫原性,还有助于提高mRNA疫苗的稳定性和翻译效率. RNA修饰的mRNA疫苗在传染病如寨卡病毒、流感病毒和SARS-CoV-2等方面的重要应用,极大地推动了该领域疫苗的发展.同时, RNA修饰的mRNA疫苗在癌症免疫治疗中也发挥着关键作用.此外, RNA修饰和佐剂在mRNA疫苗中的联合应用在肿瘤mRNA疫苗的开发中显示出显著的效果,为开发既能激发充分免疫反应又具备安全性和有效性的mRNA疫苗提供了有前景的新途径.因此,本文重点分析和总结mRNA疫苗相关RNA修饰的发生、发展及重要性质,介绍它们在mRNA疫苗发展中的关键作用和重要应用,并阐述mRNA疫苗在传染病与癌症等疾病预防和治疗中的应用及最新进展.最后,我们针对RNA修饰的mRNA疫苗目前的研究和应用的局限性,及未来发展的前景与挑战展开详细的讨论.

关键词： RNA修饰 mRNA疫苗传染病癌症

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植物基乳产业的发展趋势与技术创新

食品科学技术学报 2024年第2期42卷 1-9页

作者：郭顺堂徐婧婷植物蛋白与谷物加工北京市重点实验室/中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083

植物基乳产品作为植物基食品产业的重要组成部分,其发展水平对促进植物基食品产业有着举足轻重的作用。分析了全球植物基乳产品的市场规模和我国植物乳产品的市场情况:2023年,全球规模为296亿美元,并以11.4%的速度增长;我国植物基饮品... 详细信息

植物基乳产品作为植物基食品产业的重要组成部分,其发展水平对促进植物基食品产业有着举足轻重的作用。分析了全球植物基乳产品的市场规模和我国植物乳产品的市场情况:2023年,全球规模为296亿美元,并以11.4%的速度增长;我国植物基饮品包括豆奶、椰奶、核桃乳、杏仁乳等呈稳定性增长趋势,粉体类产品市场也较稳定(达30万t)。指出植物基乳作为未来食品需要进一步完善定义,充分体现植物基乳特征和属性要求;要加大力度开发满足新消费场景和渠道的新技术、新产品,解决消费者关心的植物基乳产品口味、价格和清洁标签等关键问题,加快植物基酸奶、冷饮等技术的成熟和落地,并通过开发满足不同消费场景、特殊营养、健康需求的产品,为植物基乳产品价值和市场竞争力赋能,创立多元化的植物基乳产业发展新模式。

关键词：植物基乳液态饮品大豆浓缩炼乳植物基奶酪酸豆奶