解决粮食安全问题的办法到底在哪里?
联合国粮农组织估计,世界粮食产量到2050年需要增加70%。本期Nature上一系列文章分析了植物科学家和生物技术专家能为实现这一目标所作的贡献。这个问题的严重程度在第546页介绍,其中包括这样一个事实:今天挨饿的10亿多人之所以挨饿,不是因为没有足够多的粮食,而是因为他们太穷、买不起粮食。所以,我们需要更好地治理。但如果对本期封面上所刊登问题的答案为“是”,那么主要农业生物技术公司可能将不得不对增加粮食产量作出很大贡献。正如Natasha Gilbert所报告的那样,它将意味着我们的工作重点从关注对杀虫剂和除草剂的抗药性向培育能够应对干旱和营养缺乏的作物的转变。从上个世纪40年代起推进绿色革命的高产作物品种倾向于优化作物在地面之上的性状——比如说在能量投入上要让作物产生更多粮食和更少秸秆。
性染色体的巨大变化
鸟类和哺乳动物有鲜明的性染色体。在鸟类中,雄性个体有一对Z染色体,而雌性个体有一个Z染色体和一个W染色体。在哺乳动物中,雄性个体的染色体是XY,雌性是XX。人们长期假设,性染色体演化涉及性特异性染色体(即W染色体和Y染色体)的巨大改变,但两性都有的Z染色体和X染色体只发生较小的改变。但根据一项新的研究,事实并不是这样的。这项研究报告了鸡的Z染色体的序列,并将其与已完成测序的人X染色体序列进行了比较。Z染色体和X染色体与产生它们的常染色体(非性染色体)相比发生了巨大变化。而且Z染色体和X染色体似乎是遵从收敛的演化轨迹,包括由睾丸所表达的基因家族的获得和放大,尽管它们是从先祖基因组的不同部分独立形成的。
生物节律与糖尿病的关系
在进食期间,胰岛分泌胰岛素来维持葡萄糖体内平衡,这个有节奏的过程在糖尿病患者体内被扰乱了。现在,用小鼠所做实验表明,胰岛有它们自己的生物钟,在睡眠—清醒周期中来组织和安排胰岛素的分泌。转录因子Clock和Bmal1对这一过程很关键,携带Clock和Bmal1基因的缺陷版本的小鼠会患“hypoinsulinaemia”(胰岛素水平过低症)和糖尿病。这项工作证明了一个局部组织的生物时钟能够在胰腺贝塔细胞中将生物节律信号和新陈代谢信号整合起来,它说明生物节律分析是更深入了解代谢表现型以及治疗2型糖尿病等代谢疾病的关键。