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二合一育种策略促进野生种和优良品种的快速利用
全球气候变化对现代农业和粮食安全构成挑战。作物育种中的密集选择大大缩小了适应气候的遗传多样性（Atherton and Rudich，1986；Lin 等人，2014）。例如，现代栽培品种仅占番茄资源总遗传变异的约 5%（Atherton and Rudich，1986）。这些挑战迫切需要开发新策略来利用野生物种，野生物种是尚未开发的理想抗逆性状的来源，以加速气候智能型作物的育种。基因组编辑已显示出其作为一种快速而精确的育种技术的威力，但创造由多个定量基因座支撑的复杂多基因性状（例如抗逆性状）仍然具有挑战性（Gao，2021）。特别是，由于基因编辑在植物中敲入和敲出效率低下，许多理想性状很难通过基因编辑创造。通过遗传杂交将野生亲属的抗逆性状引入优良品种可取得这样的成功。然而，由于遗传障碍、野生物种生长习性差异大以及优良品种人工去雄的劳动力成本等多重障碍，基因导入进程往往缓慢且耗费人力。例如，虽然目前番茄种子目录以 F 1 杂交种为主，但番茄种子生产成本高昂且费力，因为它需要对种子亲本逐一进行人工去雄，并进行授粉（Atherton 和 Rudich，1986 年）。
整合全基因组关联研究和表达数量性状基因座定位的正向遗传学方法来解析玉米（Zea mays）叶片的发育
玉米 (Zea mays) 叶片发育的遗传基础表征可支持育种工作，以获得具有更高活力和生产力的植物。在本研究中，对 197 个双亲和多亲本玉米重组自交系 (RIL) 的映射面板在苗期对多种叶片性状进行了分析。使用 RNA 测序来估计 RIL 中 29 573 个基因模型的转录水平并得出 373 769 个单核苷酸多态性 (SNP)，然后结合这些数据使用正向遗传学方法来精确定位参与叶片发育的候选基因。首先，将叶片性状与基因表达水平相关联以确定转录本 - 性状相关性。然后，在全基因组关联 (GWA) 研究中将叶片性状与 SNP 相关联。采用表达数量性状基因座映射方法将 SNP 与基因表达水平相关联，并根据转录本 - 性状相关性和 GWA 确定候选基因的优先顺序。最后，进行了网络分析，将所有转录本聚类到 38 个共表达模块中。通过整合正向遗传学方法，我们确定了 25 个高度富集特定功能类别的候选基因，为液泡质子泵、细胞壁效应器和囊泡交通控制器在叶片生长中的作用提供了证据。这些结果解决了叶片性状确定的复杂性，并可能支持玉米的精准育种。
马卵母细胞和胚胎的基因操作
由于标准体外受精技术在马身上尚不可行，因此人们已使用多种不同技术来制造马胚胎用于研究。其中一种方法是孤雌生殖，即在没有引入精子的情况下诱导卵母细胞成熟为胚胎状状态，因此它们不被视为真正的胚胎。另一种方法是体细胞核移植 (SCNT)，即将现存马的体细胞核插入去核的卵母细胞中，从而产生供体马的遗传克隆。由于美国马卵母细胞供应有限，研究人员已研究将马体细胞核与其他物种的卵母细胞相结合以制造用于研究的胚胎的可能性，但迄今为止尚未成功。人们对使用暴露于外源 DNA 的精子生产转基因动物的兴趣也日益浓厚。成功创建转基因马胚泡表明精子介导基因转移 (SMGT) 具有良好的前景，但这种方法并不适用于基因治疗等其他应用，因为它不能用于诱导靶向突变。这就是 CRISPR/Cas9 等技术至关重要的原因。在这篇评论中，我们认为孤雌生殖、SCNT 和跨物种 SCNT 可以被视为基因操作策略，因为它们可以产生与亲本细胞基因相同的胚胎。在这里，我们描述了这些方法的执行方式及其应用，还描述了用于直接修改马胚胎的几种方法：SMGT 和 CRISPR/Cas9。
咖啡基因型中多种抗病基因的标记辅助聚合（阿拉比卡咖啡）
摘要：使用抗性品种是控制由真菌 Hemileia vastatrix 引起的咖啡叶锈病的最有效策略。为了协助开发此类品种，与咖啡抗性小种 I 和 II 以及 H. vastatrix 的致病型 001 的两个基因座相关的扩增片段长度多态性 (AFLP) 标记被转换为序列特征扩增区 (SCAR) 和切割扩增多态性位点 (CAPS) 标记。总共在抗性和易感亲本以及来自 F 2 群体的 247 个个体中验证了 2 个 SCAR 标记和 1 个 CAPS 标记。在使用开发的标记进行基因分型并使用 H. vastatrix 小种 II 进行表型分析的 F 2:3 和回交 (BCrs 2 ) 群体中评估了这些标记对标记辅助选择 (MAS) 的效率。这些标记在 MAS 中显示出 90% 的效率。因此，开发的标记与与其他抗锈病基因相关的分子标记一起用于 F 3:4 和 BCrs 3 咖啡选择。使用与咖啡浆果病 (CBD) 抗性相关的两个标记分析选定的植物，旨在进行预防性育种。具有所有抗性位点的 F 3:4 和 BCrs 3 个体的 MAS 是可行的。我们的表型和基因型方法可用于开发具有多种基因的咖啡基因型，这些基因赋予咖啡叶锈病和 CBD 抗性。
通过腺病毒载体转移优化的 CRISPR-Cas9 成分整合基因传递和基因编辑技术
摘要 增强 RNA 引导的 CRISPR-Cas9 核酸酶 (RGN) 的细胞内递送和性能仍然有需求。在这里，我们表明常用的化脓性链球菌 Cas9 (SpCas9) 蛋白的核转位并不理想。因此，我们通过为高特异性 eSpCas9(1.1) 核酸酶 (eCas9.2NLS) 赋予额外的核定位信号 (NLS) 来生成 eCas9.4NLS。我们证明与原型或优化的引导 RNA 偶联的 eCas9.4NLS 可实现有效的靶向 DNA 切割，并探究具有不同 NLS 组成的 SpCas9 蛋白在异染色质和真染色质中嵌入的靶序列上的性能。此外，在腺病毒载体 (AdV) 介导的 SpCas9 表达单元转移后，无偏定量免疫荧光显微镜显示 eCas9.4NLS 核富集水平比高特异性 eCas9.2NLS 的核富集水平高 2.3 倍。这种改进的核易位反过来在非同源末端连接修复靶向双链 DNA 断裂后产生了强大的基因编辑。具体而言，AdV 将 eCas9.4NLS 递送到肌肉祖细胞中，导致有缺陷的 DMD 等位基因（导致杜氏肌营养不良症 (DMD)）的编辑频率明显高于编码亲本 eCas9.2NLS 蛋白的 AdV 所实现的编辑频率。总之，这项工作为整合病毒载体和优化的基因编辑技术以增强 RGN 递送和性能提供了强有力的理论基础。
Liz Dennis 博士 CSIRO 植物工业堪培拉计划
项目负责人：Liz Dennis 博士 CSIRO 植物产业堪培拉 项目 3 旨在通过有针对性的基因和谷物品质研究，为澳大利亚水稻的可持续发展做出贡献。具体目标是： * 通过提高产量和缩短生长期提高产量效率； * 提高对寒冷和盐分等非生物胁迫的耐受性； * 提高与杂草和昆虫的基因控制竞争力； * 改进育种技术；以及 * 增进对关键品质属性的了解 — 特别是那些由胚乳淀粉结构控制的属性。 3.1 提高产量效率 子项目负责人：Laurie Lewin 博士和 Russell Reinke 先生 新南威尔士州农业局 Yanco 提高产量效率可以通过提高产量、缩短生长期或两者结合来实现。这将同时提高经济效益和用水效率。 提高产量效率 (3101) 项目负责人：Laurie Lewin 博士、Russell Reinke 先生和 Peter Snell 先生 新南威尔士州农业局 Yanco * 短生长期水稻品系已从俄罗斯和匈牙利引进了短生长期的水稻品系。初步结果表明，它们确实有潜力成为亲本，但不能直接成为品种。已进行了 22 次杂交，将短周期与高产优质特性结合起来。 * 杂交水稻 通过生产杂交水稻，有可能提高产量。中国目前有 40% 以上的水稻种植区种植了杂交品种，杂交水稻种植区正在增加
乳腺癌患者来源的全肿瘤细胞培养模型，用于有效的药物分析和治疗反应预测
乳腺癌 (BC) 是一种复杂的疾病，包含多种不同的亚型，这些亚型具有不同的遗传特征和病理特性。尽管大量抗肿瘤化合物已被批准用于临床，但患者之间药物反应的差异十分常见，这凸显了对个体化治疗进行有效治疗预测的必要性。最近，已经建立了几种用于预测药物反应的患者衍生模型。然而，每种模型都有其局限性，阻碍了它们的临床应用。在这里，我们报告说，可以从所有乳腺肿瘤中稳定地建立全肿瘤细胞培养 (WTC) 体外模型，成功率很高（116 个中的 98 个），并且它可以将亲本肿瘤与内源性微环境重新组装。通过研究来自一个患者群体的 WTC 的广泛 BC 疗法，我们观察到了很强的临床关联和预测值。在另一项验证研究中，基于 WTC 的测试结果与患者的临床反应之间的相关性进一步证实了准确性，该研究模拟了 15 名 BC 患者的新辅助治疗方案。总的来说，WTC 模型使我们能够在 10 天内完成个性化药物测试，即使是小型肿瘤，也凸显了其在个性化 BC 治疗中的潜力。此外，结合基因组和转录组分析，基于 WTC 的测试还可以帮助对特定患者群体进行分层，以便分配到适当的临床试验中，并在药物开发过程中验证潜在的生物标志物。
miRNA-93-5p 通过靶向 PTEN 介导的 PI3K/Akt 信号通路促进胰腺癌细胞对吉西他滨产生耐药性
摘要 . 目的 . 研究 miR-93-5p 在胰腺癌 (PC) 细胞致癌和吉西他滨耐药中的作用和潜在机制。方法 . 我们将吉西他滨长期暴露于其亲本吉西他滨敏感对应物 Bxpc-3/Par 后，生成了吉西他滨耐药的 PC 细胞系 Bxpc-3/GemR。通过 MTS 测定监测细胞活力。使用 Lipofectamine 3000 试剂进行转染。通过流式细胞术检测细胞凋亡和罗丹明 123 荧光。使用荧光素酶报告基因测定测量荧光素酶活性。通过 qRT-PCR 和蛋白质印迹进行表达分析。结果 . 与 Bxpc-3/Par 细胞相比，在 Bxpc-3/GemR 细胞中观察到活力显著增加和多药耐药-1 (MDR1) 基因表达增强，其中 miR-93-5p 显着上调。 miR-93-5p 下调可抑制 Bxpc-3/GemR 细胞的细胞活力、诱导细胞凋亡并降低 MDR1 表达，而 miR-93-5p 上调则可逆转 Bxpc-3/Par 细胞中的这些特性。我们进一步证实 PTEN 是 miR-93-5p 的直接靶标，miR-93-5p 的过表达伴随着 Bxpc-3/Par 细胞中 Akt 表达磷酸化的显著增加。此外，PI3K/Akt 信号传导的抑制会降低 MDR1 表达。结论。这些观察结果表明 miR-93-5p 通过靶向 PTEN/PI3K/Akt 信号通路调节 PC 细胞中的肿瘤发生和吉西他滨耐药性。
通过农杆菌感染瞬时 TALEN 表达对四倍体马铃薯进行靶向基因组编辑
摘要 使用位点特异性核酸酶（例如转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇的规律间隔短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR-Cas9)）进行基因组编辑是一种强大的作物育种技术。对于植物基因组编辑，基因组编辑试剂通常在植物细胞中从基因组内稳定整合的转基因中表达。这需要杂交过程从基因组中去除外来核苷酸以产生无效分离子。然而，在马铃薯等高度杂合的植物中，子代品系与亲本品种具有不同的农艺性状，不一定成为优良品系。农杆菌可以将 T-DNA 上的外源基因转移到植物细胞中。这既可用于稳定转化植物，也可用于在植物细胞中瞬时表达基因。在这里，我们用含有靶向固醇侧链还原酶 2 ( SSR2 ) 基因的 TALEN 表达载体的农杆菌感染马铃薯，并在没有选择的情况下再生了芽。我们获得了具有破坏的 SSR2 基因且没有转基因 TALEN 基因的再生系，这表明它们的破坏应该是由瞬时基因表达引起的。这里开发的使用农杆菌瞬时基因表达的策略（我们称之为农杆菌诱变）应该会加速使用基因组编辑技术来修改杂合植物基因组。
植物生物技术 37(2)
摘要 使用位点特异性核酸酶（例如转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇的规律间隔短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR-Cas9)）进行基因组编辑是一种强大的作物育种技术。对于植物基因组编辑，基因组编辑试剂通常在植物细胞中从基因组内稳定整合的转基因中表达。这需要杂交过程从基因组中去除外来核苷酸以产生无效分离子。然而，在马铃薯等高度杂合的植物中，子代品系与亲本品种具有不同的农艺性状，不一定成为优良品系。农杆菌可以将 T-DNA 上的外源基因转移到植物细胞中。这既可用于稳定转化植物，也可用于在植物细胞中瞬时表达基因。在这里，我们用含有靶向固醇侧链还原酶 2 ( SSR2 ) 基因的 TALEN 表达载体的农杆菌感染马铃薯，并在没有选择的情况下再生了芽。我们获得了具有破坏的 SSR2 基因且没有转基因 TALEN 基因的再生系，这表明它们的破坏应该是由瞬时基因表达引起的。这里开发的使用农杆菌瞬时基因表达的策略（我们称之为农杆菌诱变）应该会加速使用基因组编辑技术来修改杂合植物基因组。