9月5日《科学》杂志精选
时间:2017-12-07

  9月5日,“科学”杂志精选 - 新闻 - 科学网

  研究人员已经对咖啡的基因组进行了排序,揭示了咖啡因在植物中的进化,并提供了这种流行饮料的流行口味和香味。基因组序列还为科学家们提供了一种快速定位特定咖啡染色体上特定基因的工具,帮助他们改进咖啡育种,加速新咖啡品种的开发,增加咖啡植物对气候变化和害虫的抵抗力。法国Denoeud及其同事利用最先进的测序技术获得了一种名为罗布斯塔(Robusta)的中等水果咖啡的基因组草图,该咖啡约占世界咖啡来源的30%,决明子是其中两个最重要的咖啡市场上可买到的咖啡,另一种是阿拉比卡咖啡,由于它的轻度酸度(这是咖啡因浓度较低的结果)而构成世界的大部分咖啡生产的其余部分为了确定咖啡因的独特基因家族,Denoeud等人对来自植物如咖啡,葡萄藤,番茄和拟南芥的蛋白质序列进行比较基因组学的软件分析,他们从这些植物中鉴定了超过16,000个基因,这些基因来源于最后一个共同的祖先的单一基因。对咖啡基因的有价值的适应性变化,包括抗病基因和产生咖啡因的基因的适应性变化;与咖啡因咖啡因产生有关的酶Indep着眼于可可和茶叶中那些酶的适应性变化。它与拟南芥相比具有亚油酸基因,这是香气和味道的重要贡献者。咖啡有6个亚油酸基因。 Dani Zamir强调了将咖啡基因组转化为咖啡开发的新工具的重要性,特别是随着世界咖啡种类的多样性下降。

  作为这一过程的一部分,扎米尔说,科学家必须共享表型数据(如香气和风味特征),以便基因序列可以清楚地与其背后所需的表型相关联。扎米尔说,这一努力对于确保咖啡植物品种的持续存在是至关重要的,这反过来将有助于缓解不稳定的气候和植物病害对作物的影响。

  一种柔软,形状可变的新材料配方

  研究人员通过将液晶放置在柔软,可变形的液体容器或囊泡上,设计出了一种新的,形状可变的材料,可以模拟活生物体的复杂性质。他们的研究结果表明,拓扑约束如液晶放置在活性材料上,可以容忍迁移和自发自对准的内部缺陷,导致传统平衡系统中不可观测的结构和动力学。 Felix Keber及其同事用含有微管,驱动电机或聚合物聚乙二醇(PEG)的液晶涂布脂质囊泡,发现这些晶体中缺陷的协调运动导致了广泛的相互作用。例如,当研究人员用驱动蛋白掺杂的液晶膜包裹球形囊泡时,他们发现该系统会在平面和四面体结构之间往复摆动。他们说这些物理变化的时间可以通过蛋白质马达的驱动和球体的大小来控制。 Keber和他的同事还发现,缩小或缩小囊泡的直径会在缺陷部位形成四个丝状足迹。他们说,随着囊泡向后扩张并扩张,凸起的大小逐渐减小,最终消失。总之,他们的发现表明,拓扑约束可以用来控制活性物质如液晶的不平衡动力学。

  海洋微生物如何对有限的营养物质作出反应

  两项新的研究有助于理解营养物质的可利用性如何影响海洋微生物的蛋白质生产。根据海洋表层水中可利用的养分浓度,浮游植物等海洋微生物可以产生各种在海洋生物过程中起作用的蛋白质,例如,它们可以作为营养物质循环反应的催化剂。迄今为止,科学家还没有弄清楚单一养分对海洋微生物生长的影响。然而,由于最近质谱的进展,他们已经开始能够在自然环境中检测到微生物蛋白作为营养缺乏的替代品。 Mak Saito及其同事首次使用这项技术表明,他们可以精确地检测海洋中不同位置特定海洋微生物物种的特定数量的蛋白质。 Saito等人沿着2500英里的太平洋收集水样。他们的工作跨越了营养浓度差异很大的地区,从那些富含铁的地区到铁含量低但富含磷和氮的地区。回到实验室后,他们使用质谱仪来区分和检测特定的蛋白质,并通过其肽序列进行鉴定。虽然之前的实地研究是基于微生物生长受单一稀缺营养素控制的想法,但齐藤和同事们在这里展示了稀缺营养物质如何共同影响海洋微生物群落。

  在第二项研究中,Shee Yong et al。介绍了海洋浮游生物中微量金属从低磷海洋环境中提取磷的需求的新见解。通常,浮游生物使用与锌结合的酶来完成反应,但Yong等人在这里展示磷酸酶结构与铁结合。根据海洋中铁或锌的相对可用性,浮游生物可以在两种磷酸酶之间作出选择。总之,这些研究揭示了海洋微生物如何通过调节特定蛋白质的丰度来响应有限的营养物质。

  (本专栏文章由美国科学促进会专门提供)

  “中国科学”(2014-09-16第二版国际)