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Microsoft Word - 8. 利用 CRISPR-CAS9 技术进行转基因木薯创新，努力满足未来粮食需求.docx
摘要 人口不断增加导致对食物的需求不断增加。这导致对大米的依赖也随之增加。事实上，到目前为止，为了满足大米的粮食需求，政府仍然必须进口。为此，为了减少印度尼西亚人民对大米消费的依赖，政府正在推行一项食品多样化计划。该计划重点关注的商品之一是木薯。然而，在满足营养需求方面，木薯的蛋白质含量仍然很低。为此，使用 CRISPR-Cas9 技术进行了基因组编辑。CRISPR-Cas9 是一种用于基因组编辑的技术，能够找到 DNA 中的特定位置，在该位置切割一小部分 DNA，然后编辑该 DNA。将 CRISPR-Cas9 技术应用于木薯可使植物含有更高的蛋白质。
非洲木薯基因组的单倍型分辨DNA甲基
胞嘧啶DNA甲基化参与了转座元件（TE）沉默，烙印和X染色体灭活。植物DNA甲基化由Met1（Mammalian DNMT1），DRM2（哺乳动物DNMT3）和两个植物特异性DNA甲基转移酶，CMT2和CMT3介导（Law and Jacobsen，2010年）。DRM2通过植物特异性RNA指导的DNA甲基化（RDDM）途径建立了植物中的从头DNA甲基化，依赖于两个DNA依赖性RNA聚合酶，POL IV和POL V（Gallego-Bartolome et al。木薯的DNA甲基团先前已根据其单倍体倒塌的基因组进行了记录（Wang等，2015）。由于木薯基因组是高度杂合的，因此单倍型折叠基因组的DNA甲基团错过了甲基体的许多特征。With the development of long-read sequencing and chromosomal conformation capture techniques, haplotype-resolved genomes are available for highly heterozygous genomes (Mansfeld et al., 2021 ; Qi et al., 2022 ; Sun et al., 2022 ; Zhou et al., 2020 ), which provides high-quality reference genomes facilitating studies of haplotype-resolved DNA甲基组。为了剖析木薯的单倍型分辨DNA甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基甲基（TME7和TME204）在两个单倍型基因组分辨率（TME7和TME204）中进行了研究。 Al。，2021;测序读数分别映射到不同的单倍型，允许零不匹配和一个最佳命中，这允许分离属于不同单倍型的读数。总体而言，我们发现尽管使用了WGB和EM-SEQ方法，但两种单倍型具有相似的整体
专家强调 2022 年种植季节到来前改良木薯品种的好处
为期五天的培训于 3 月 14 日至 18 日在基戈马地区卡苏鲁区举行，来自卡塔维、塔波拉和基戈马地区的 61 名学员以及来自国际热带农业研究所、坦桑尼亚农业研究所和坦桑尼亚官方种子认证机构 (TOSCI) 的培训师参加了培训。培训介绍了商业化木薯种子系统模型。推广人员学习了良好的农业实践、病虫害管理、木薯品种识别、种子繁殖、种子质量控制和登记流程。他们还学习了种子业务，以帮助他们了解木薯种子系统并更好地支持他们所服务的农民，以及 Seed Tracker 和 PlantVillage Nuru 等数字工具。
木薯（Manihot esculenta）可作为食物和生物能源的双重用途
摘要 木薯 (Manihot esculenta. Crantz) 是一种富含淀粉的木质块茎根作物，可作为重要的食物，尽管其潜力巨大，但很少有人研究它作为生物能源作物的潜力。这种作物发挥这种双重作用的主要瓶颈是其块茎在两种用途上的竞争。主要的木薯产区主要将块根用作食物，这导致它作为生物能源作物被忽视。使用非食用木薯部分作为纤维素生物燃料生产的原料是一种很有前途的策略，可以克服这一挑战。然而，在非块茎部分，大多数糖分都被木质素复合物高度隔离，使其无法被细菌生物转化。此外，由于多种生产限制，这些主要种植区的木薯产量并不理想。影响木薯作为食品和生物能源作物生产的挑战是相互关联的，因此需要一并解决。通过改良木薯以抵抗生物和非生物胁迫，可以提高产量，满足根部对食物和生物能源生产的高需求。此外，产量的提高将提高非食品部分用于生物能源的可用性，这是更大的目标。本综述讨论了通过改良木薯以抵抗降低其生产力的胁迫的努力，以及提高生物量生产的策略，这两者都对食物和生物能源都很重要。此外，还探讨了可以简化木薯生物转化以提高生物能源生产的潜在策略。
通过 CRISPR/Cas9 靶向编辑木薯中的 MeSWEET10a 启动子来改造抗细菌性枯萎病植物
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可，根据 提供（未经同行评审认证）是作者/资助者，他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者，此版本于 2022 年 3 月 4 日发布。；https://doi.org/10.1101/2022.03.02.482644 doi：bioRxiv 预印本
编辑淀粉分支酶基因 SBE2 可在木薯中产生高直链淀粉块茎
摘要 关键信息 首次通过 CRISPR/Cas9 介导的淀粉分支酶基因 SBE2 诱变生产高直链淀粉木薯。摘要 高直链淀粉木薯 ( Manihot esculenta Crantz) 适用于淀粉工业应用和生产供人类食用的更健康的加工食品。在本研究中，我们报告了通过 CRISPR/Cas9 介导的淀粉分支酶 2 (SBE2) 诱变生产高直链淀粉木薯。在所有再生植物中均发现了 SBE2 两个目标外显子的突变；这些突变包括核苷酸插入以及 SBE2 基因中的短或长缺失，被分为 8 个突变系。三个突变体 M6、M7 和 M8 在 SBE2 的第二个外显子中有长片段缺失，没有表现出 SBE2 蛋白的积累。从田间收获后，与野生型相比，这些突变体中的直链淀粉（表观直链淀粉含量高达 56%）和抗性淀粉（高达 35%）含量明显较高，导致快速碘染色后淀粉颗粒呈现深蓝色，淀粉粘度改变，糊化温度和峰值时间更高。进一步的 1 H-NMR 分析表明，淀粉支链度显著降低，支链淀粉的短链减少（聚合度 [DP] 15–25），长链增加（DP>25，尤其是 DP>40），这表明木薯 SBE2 在支链淀粉生物合成过程中催化短链的形成。在淀粉中还检测到了从 A 型到 B 型晶体的转变。我们的研究表明，CRISPR/Cas9 介导的木薯淀粉生物合成基因诱变是产生具有有价值的淀粉特性用于食品和工业应用的新品种的有效方法。
提高木薯（Manihot esculenta）抗旱能力的机制和方法
木薯 (Manihot esculenta Crantz) 据信在南美洲驯化了大约 8000 年，并于 16 世纪由商人带到了西非 [1]。木薯与包括产橡胶的 Manihot glaziovii 在内的 98 个其他物种一起，属于大戟科、木薯属 [2 – 5]。它是一种高度杂合的作物，以多倍体或二倍体的形式存在，后者有 36 条染色体 [6]，在人类消费中位居水稻和玉米之后的第三位。此外，它还可用作动物饲料，并在商业上用于生产淀粉和可生物降解塑料。该作物通过茎插繁殖，每公顷的产量范围为 5000 – 20,000 个插穗，具体取决于品种的生长性质和种植系统 [7]。作为一种作物，木薯是最耐旱的作物之一，也能耐受营养贫乏和酸性土壤。木薯产量为 3.08 亿吨，种植面积为 2780 万公顷。尼日利亚是主要生产国之一，约占全球总产量的 20%，其他主要种植国包括安哥拉、巴西、中国、刚果民主共和国、加纳、印度尼西亚、菲律宾和莫桑比克、越南和泰国 [8]。木薯在海拔 1500 – 2000 米的热带地区广泛种植。木薯种植的温度范围为 25 – 29 ℃，
CRISPR-Cas9 介导敲除木薯 CYP79D1 和 CYP79D2 可减弱有毒氰化物的产生
木薯 (Manihot esculenta Crantz) 是一种富含淀粉的块根作物，养活了全世界热带和亚热带地区超过 10 亿人。然而，这种主食会产生有毒的氰化物，需要经过加工才能安全食用。过量食用加工不充分的木薯，再加上缺乏蛋白质的饮食，会对神经退行性产生影响。由于木薯的杂合性质，通过常规育种降低氰化物含量存在问题；重组通常会破坏克隆繁殖品种的一系列理想性状。为了降低木薯中的氰化物水平，我们使用 CRISPR 介导的诱变技术来破坏细胞色素 P 450 基因 CYP79D1 和 CYP79D2，这两个基因的蛋白质产物可催化氰化物葡萄糖苷生物合成的第一步。敲除这两个基因可消除木薯品种 60444 和西非农民偏爱的品种 TME 419 的叶子和块茎中的氰化物。虽然单独敲除 CYP79D2 可显著减少氰化物，但诱变 CYP79D1 则不会，这表明这些旁系同源物的功能已经出现分化。我们的工作表明，木薯基因组编辑可提高食品安全、降低加工要求并带来环境效益，这些优势可轻松扩展到其他农民偏爱的品种。
通过 CRISPR 介导的同源定向修复进行木薯基因标记
多年的工具和资源开发使一些模型植物-病原体系统的研究受益。但对于绝大多数具有经济和营养价值的植物来说，情况并非如此，从而造成了作物改良的瓶颈。由 Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) 引起的木薯细菌性枯萎病 (CBB) 是所有种植木薯 (Manihot esculenta Crantz) 的地区的重要疾病。本文，我们描述了可用于可视化体内 CBB 感染的初始步骤之一的木薯的开发。利用 CRISPR 介导的同源定向修复 (HDR)，我们生成了在 CBB 易感性 (S) 基因 MeSWEET10a 的 3' 端无疤痕插入 GFP 的植物。随后在转录和翻译水平上可视化了转录激活因子样 (TAL) 效应物 TAL20 对 MeSWEET10a-GFP 的激活。据我们所知，这是首次在木薯中通过基因编辑展示 HDR。
可再生能源替代品：木薯中的生物乙醇作为能量
这项研究旨在研究将木薯作为潜在的替代可再生能源的使用。所使用的研究方法是一种描述性方法，可以在研究设施量表中从木薯中制造生物乙醇。50千克新的木薯，包括1.5 mLα-淀粉酶蛋白在此温暖30-60分钟，包括1克面包酵母，65 g尿素和14 g NPP（氮，磷，磷，钾）。尽管询问中心的信息报告说效率可以达到30-40吨/公顷，但培养水平上的木薯效率为14.3-18.8至/ha。规定，木薯作为一种生物燃料织物来自具有重新属性的各种：高大的淀粉物质，高大的退位潜力，对生物和非生物胁迫安全，在培养和收集年龄方面的适应性。