玉米产量性状的表观遗传调控机制和育种应用

作物表型的多样性受到多方面因素的影响,其中表观遗传变异可以通过表观修饰调控基因表达来控制作物性状及胁迫响应,进而影响农作物产量。影响玉米产量的主要农艺性状包括株高、叶夹角、根系等株型因素。此外,生物胁迫和非生物胁迫、种质资源也是影响玉米产量的关键因素。作物中主要的表观调控方式包括组蛋白修饰、DNA修饰、RNA修饰、非编码RNA及染色质重构。本综述重点总结了表观遗传修饰对玉米主要产量性状的调控机制及表观遗传变化在作物品种改良中的重要性,并结合表观遗传编辑技术提出了提高玉米产量的表观育种新途径。

基因编辑技术在军事医学领域的潜在应用

基因编辑技术是一种对生物体目标基因进行定点“编辑”的工程技术,近年来发展非常迅速,已冲击到生命科学的各个领域,是世界范围内竞争最为激烈的下一代核心颠覆性生物技术。基因编辑技术已应用于农作物改良、畜牧业育种、遗传与代谢性疾病的治疗、抗细菌和病毒感染、药物筛选、制备新型生物燃料等领域。其在军事医学领域也有重要用途:通过基因编辑技术,使病原体危害性增大、毒性增强;靶向病原体的保守序列设计药物、疫苗等,可以防御多个毒株和变异体的感染;靶向宿主,CRISPR/dCas9系统介导的表观遗传基因编辑,不改变DNA遗传性状,也能可逆性增强人体效能,抵抗生物、化学、放射损伤;靶向基因编辑器自身的核酸酶和引导RNA,能精准调控基因编辑技术,防御基因编辑技术谬用和新型基因类生物战剂造成的危害。基因编辑技术在传染病诊治领域也具有显著优势,能彻底治愈某些类型的传染病。

从转化角度谈表观遗传学与变态反应性疾病

由于表观遗传修饰具有调节环境因素在变态反应性疾病发病或疾病保护方面的作用,最近应用表观遗传修饰研究变态反应性疾病得到了广泛的关注。此外,近期研究证据表明,很多疾病相关细胞的表观基因组发生了改变。尽管目前仍为早期阶段,但是表观遗传修饰,尤其是DNA甲基化和微小RNA (miRNAs)可能具有患者治疗分型和补充甚至替代未来生化或临床检测的潜能。成功免疫治疗相关的表观遗传生物标志物已有第一个报道,即使不考虑个体化治疗方案,表观遗传修饰将在监测甚至预测个体化治疗应答方面扮演重要角色。然而,在表观遗传学应用之前,还需要在表型明确的大规模队列并且特殊的细胞类型进行进一步研究。随着miRNAs类似物、抑制剂和反义寡核苷酸在其他疾病患者中的临床研究,表观遗传组为治疗干预提供了有意义的靶点。尽管需要进一步的技术改进,胞外膜泡和表观遗传编辑的选择和工程改造技术代表着调节细胞表型和应答的新型工具。此外,对宿主表观基因组和微生物组之间相互作用的进一步认识,使通过微生物组干预调节表观基因组预防变态反应性疾病的目标提供了可能性。