摘要:类胡萝卜素是一种有价值的色素,天然存在于所有光合植物和微藻以及某些真菌、细菌和古细菌中。绿色微藻形成了复杂的类胡萝卜素结构,适合高效采光和防光,并通过内源性 2-C-甲基-D-赤藓糖醇 4-磷酸 (MEP) 途径的强大功能具有强大的类胡萝卜素生产能力。先前的研究建立了成功的基因组编辑,并诱导了莱茵衣藻细胞类胡萝卜素含量的显著变化。本研究采用定制的类胡萝卜素途径来工程化生物生产有价值的酮类胡萝卜素虾青素。番茄红素 ε-环化酶 (LCYE) 的功能性敲除和基于非同源末端连接 (NHEJ) 的供体 DNA 在靶位点的整合会抑制 α-胡萝卜素的积累,从而抑制莱茵衣藻中丰富的类胡萝卜素叶黄素和氯黄素的积累,而不会改变细胞适应性。基于 PCR 的筛选表明,96 个再生候选系中有 4 个携带供体 DNA 的 (部分) 整合,并且 β-胡萝卜素以及衍生类胡萝卜素含量增加。与亲本菌株 UVM4 相比,Cr BKT、Pa crtB 和 Cr CHYB 的迭代过表达导致突变体 ∆ LCYE#3 (1.8 mg/L) 中的虾青素积累增加了 2.3 倍,这表明基因组编辑在设计用于虾青素生物生产的绿色细胞工厂方面具有潜力。
在新型植物育种技术 (NPBT) 中,CRISPR/Cas9 系统是用于靶基因编辑的有用工具,可快速改良植物的性状。该技术允许同时靶向一个或多个序列,以及通过同源定向重组引入新的遗传变异。然而,CRISPR/Cas9 技术对于某些多倍体木本植物来说仍然是一个挑战,因为必须同时靶向需要突变的所有不同等位基因。在这项工作中,我们描述了改进的方案,使用农杆菌介导的转化将 CRISPR/Cas9 系统应用于高丛蓝莓 (Vaccinium corymbosum L.)。作为概念验证,我们靶向编码八氢番茄红素去饱和酶的基因,该基因的突变会破坏叶绿素的生物合成,从而可以直观评估敲除效率。离体培养的蓝莓 cv. 的叶片外植体。 Berkeley 已用 CRISPR/Cas9 构建体进行转化,该构建体包含两个针对 pds 两个保守基因区域的向导 RNA(gRNA1 和 gRNA2),随后在富含卡那霉素的选择培养基中维持。在选择培养基中培养 4 周后,分离出卡那霉素抗性株系,并通过 Sanger 测序对这些株系进行基因分型,结果显示基因编辑成功。一些突变株系包括白化表型,即使两种 gRNA 的编辑效率都很低,gRNA1 的编辑效率在 2.1% 到 9.6% 之间,gRNA2 的编辑效率在 3.0% 到 23.8% 之间。这里我们展示了一种非常有效的高丛蓝莓商业品种“伯克利”的不定芽再生协议,以及在 Vaccinium corymbosum L. 中使用 CRISPR/Cas9 系统的进一步改进,为通过生物技术方法介导的育种开辟了道路。
氧化应激被认为是导致癌症风险增加的主要因素之一。番茄红素是最有效的抗氧化剂之一 5,它被认为可以通过保护关键生物分子(包括脂质、低密度脂蛋白 (LDL)、蛋白质和 DNA)来预防致癌作用和动脉粥样硬化形成。6 – 8 多项研究表明,番茄红素是一种有效的抗氧化剂和自由基清除剂。番茄红素具有大量共轭双键,与 β-胡萝卜素或 α-生育酚相比,番茄红素具有更高的单线态氧猝灭能力。9 这些结果表明,番茄红素可能在预防癌症方面发挥重要作用。尽管番茄红素在多个生物测定系统中显示出作为强效化学预防剂的显著前景,10 – 13 但由于其不溶于水且生物利用度低,因此将其开发为癌症的化学预防/治疗剂还有很长的路要走。14,15
1 以AI(人工智能)为例,欧盟高级别专家组报告将其定义为“根据环境和输入,表现出智能行为(可能具有一定自主性)的系统”,但“智能行为”的实质,在某种程度上依赖于解释。 此外,2016年美国发布的AI100报告中,曾引用尼尔斯·尼尔森对人工智能这一学科领域的定义:“人工智能是一门创造智能机器的研究,其中智能是指在其所处的环境中适当地发挥功能并具有一定的洞察力的能力。”但这一定义也存在很大程度的模糊性。事实上,报告指出,人工智能的模糊定义本身也有积极的一面,即加速人工智能的研究。基于此,尽管对于什么是“人工智能”或“人工智能技术”目前已达成一定共识,但过于严格地按照所采用的技术进行定义意义不大。同时需要注意的是,此类系统嵌入在高度复杂的系统中。此外,如果没有收集、存储和访问大量数据的基础设施、超高速通信网络、传感器组、机器人等,人工智能系统的实施将充满不确定性。如果不能开发并实施网络安全和人工智能伦理等确保此类系统安全性和稳健性的技术,人工智能将很难被广泛接受。人工智能涵盖了实现智能功能的广泛系统,预计将部署到未来社会、产业、日常生活以及科学研究和技术开发等所有领域。因此,这一战略的目标也必须在这些领域进行综合构思。
[1] Scheltens P,De Strooper B,Kivipelto M等。阿尔茨海默氏病。Lancet,2021,397:1577-90 [2] Talarico G,Trebbastoni A,Bruno G等。大麻素系统的调节:治疗阿尔茨海默氏病的新观点。Curr Neuropharmacol,2019,17:176-83 [3] Huang LK,Chao SP,Hu CJ。阿尔茨海默氏病新药的临床试验。J Biomed Sci,2020,27:18 [4] Zhou S,Chen S,Liu X等。体育活动改善了成年人患有阿尔茨海默氏病的成人日常生活的认知和活动:对随机对照试验的系统评价和元分析。Int J Environ Res Public Health,2022,19:1216 [5] Estrada JA,ContrerasI。中枢神经系统中的内源性大麻素受体:预防和治疗神经系统和精神疾病的潜在药物靶标。Curr Neuropharmacol,2020,18:769-87 [6] Tantimonaco M,Ceci R,Sabatini S等。体育锻炼和内源性大麻素系统:概述。细胞摩尔生命科学,2014,71:2681-98 [7] Charytoniuk T,Zywno H,Berk K等。内源性大麻素系统和体育活动 - 在针对代谢性疾病的新型治疗方法中强大的二人组合。Int J Mol Sci,2022,23:3083 [8] Forteza F,Giorgini G,Raymond F.有氧运动通过内源性大麻素诱导的神经生物学过程。细胞,2021,10:938 [9]王海军,牛亚凯,陈巍。内源性大麻素系统在运动促进脑健康中的研究进展。生命科学,2021,33:1096-103 [10] Matei D,Trofin D,Iordan DA等。内源性大麻素系统和体育锻炼。Neuron,2001,29:729-38 [15] Wilson RI,Nicoll RA。Int J Mol Sci,2023,24:1989 [11] Cristino L,Bisogno T,Di Marzo V.神经系统疾病中的大麻素和扩展的内源性大麻素系统。nat Rev Neurol,2020,16:9-29 [12] Chevaleyre V,Takahashi KA,Castillo PE。内源性大麻素 - 中枢神经系统中介导的突触可塑性。Annu Rev Neurosci,2006,29:37-76 [13] Llano I,Leresche N,MartyA。钙进入会增加小脑Purkinje细胞对应用GABA的敏感性并降低抑制性突触。Neuron,1991,6:565-74 [14] Ohno-Shosaku T,Maejima T,Kano M.内源性大麻素介导从去极化的突触后神经元到突触前末端的逆行信号。内源性大麻素在海马突触下介导逆行信号。自然,2001,410:588-92 [16] Ohno-Shosaku T,Tsubokawa H,Mizushima I等。突触前大麻素敏感性是海马突触中去极化诱导的逆行抑制的主要决定因素。J Neurosci,2002,22:3864-72 [17] Cassano T,Calcagnini S,Pace L等。大麻素
亲爱的编辑部 芹菜 ( Apium graveolens L.) 是伞形科的一种具有重要经济价值的叶菜作物,在世界各地广泛种植 [1]。生产上需要通过传统或现代分子遗传改良手段对芹菜进行品质、抗病虫害和晚抽薹等改良。常规育种遗传改良受限于育种周期长、随机性,因此基因工程育种的必要性凸显。精准的基因组编辑技术有可能突破常规育种的局限性。另外,芹菜功能基因组学的研究也对基因组编辑技术的发展提出了更高的要求。相对于其他主要作物,遗传转化体系不成熟和基因编辑技术不够发达已成为芹菜基础研究和遗传改良的瓶颈。 CRISPR/Cas9 系统是一种 RNA 引导的基因组编辑工具,由 Cas9 核酸酶和单向导 RNA(sgRNA)组成,可实现高效的靶向修饰[2,3]。由于其高效性和准确性,CRISPR/Cas9 诱导的基因组编辑已广泛应用于多种植物物种,以改善植物抗性和产量,并研究基因在控制农艺性状中的作用[2-4]。本文首次报道成功建立基于 CRISPR/Cas9 的基因组编辑系统,并通过在芹菜品种‘晋南诗芹’中靶向敲除八氢番茄红素去饱和酶基因(AgPDS)来验证该系统的有效性。 PDS 是类胡萝卜素生物合成中的一种限速酶,它催化无色八氢番茄红素转化为ζ-胡萝卜素,ζ-胡萝卜素进一步转化为番茄红素。它通常用作视觉标记来检测
在花生中,使用子叶节外植体在 cv. ICGV 15083 中进行农杆菌介导的转化。总共 250 个外植体与 CRISPR/Cas9 构建体共培养,结果 80 个外植体在芽起始培养基下 30-40 天内产生多个芽。分离产生多个芽的外植体,并在芽伸长培养基中每 10-15 天进行一次卡那霉素选择(125 mg/L)继代培养。总共 70 个芽用 Cas9 和 NptII 基因特异性引物进行测试。其中,50 个(约 70%)对 Cas9 和 NptII 基因均呈阳性(图 3)。在这个组中,25 个芽(约 25%)表现出不同程度的白化表型(图 4,表 2)。白化芽在再生后三个月内无法存活。一些
摘要本研究旨在回顾有关西红柿,类胡萝卜素,尤其是番茄红素的当前知识,突出了其健康益处以及可持续使用番茄加工行业的可能性。属于甲壳虫家族,西红柿(Solanum lycopersicum L.)是世界上最消耗的蔬菜之一,以Natura形式和工业化产品都赞赏。番茄行业产生了大量的废物,其管理不足会带来环境障碍,以及浪费有价值的生物活性化合物,例如高抗氧化剂番茄红素,其消耗与某些类型的癌症和心血管疾病的降低风险有关。创新和可持续的提取方法,例如使用绿色溶剂和超临界液体辅助技术,超声波和其他技术,以优化 - 生产的使用,从而为循环经济和可持续性做出贡献。有必要促进克服当前的挑战并促进解决方案,以减少环境影响,高效且可持续的提取,降低成本降低和提取技术的可扩展性,旨在为各种应用获得价值增值产品。关键字:西红柿;番茄红素;生物活性化合物;可持续提取;生产工业。属于Solanaceae家族,番茄(Solanum lycopersicum L.)是全球播放的蔬菜之一,既欣赏新鲜和加工产品。摘要本研究旨在回顾有关西红柿和类胡萝卜素(尤其是番茄红素)的当前知识,突出了它们的健康益处以及对西红柿加工行业的副产品的可持续利用。番茄行业产生了大量的废物,不正确的管理可能会引起环境问题,除了导致失去有价值的生物活性化合物(例如番茄红素)。番茄红素具有较高的抗氧化能力,其消耗与某些类型的癌症和心血管疾病的风险降低有关。创新和可持续的提取方法,包括使用绿色溶剂和绿色溶剂和技术,例如超临界液体,超声辅助和其他新兴技术,以优化这些副产品的价值,从而有助于循环经济和可持续性。需要进一步的研究来克服当前的挑战,并促进解决方案,以减少环境影响,实现高效且可持续的提取,降低成本以及提高提取技术的可伸缩性,从而为各种应用获得高价值产品。关键字:番茄;番茄红素;生物活性化合物;可持续提取;工业副产品。Resumen Este estudio tiene como objetivo revisar el conocimiento actual sobre el tomate y los carotenoides, especialmente el licopeno, destacando sus beneficios para la salud y las posibilidades de aprovechamiento sostenible de los subproductos de la industria del procesamiento del tomate.属于Solanáceas家族,El Tomate(Solanum lycopersicum L.)是世界上消费最多的蔬菜之一,以其新鲜的形式非常赞赏
海洋红嗜热菌 (Rhodothermus marinus) 非常适合用于生物精炼,它是一种产生热稳定性酶的嗜氧嗜热菌,能够利用来自不同第二代和第三代生物质的多糖。这种细菌会产生有价值的化学物质,如类胡萝卜素。然而,天然的类胡萝卜素并不适用于工业生产,需要对海洋红嗜热菌进行基因改造才能生产出价值更高的类胡萝卜素。在这里,我们对类胡萝卜素生物合成基因簇进行了基因改造,产生了三种不同的突变体,最重要的是产生番茄红素的突变体 TK-3 (ΔtrpBΔpurAΔcruFcrtB::trpBcrtB T.thermophilus)。基因改造和随后对类胡萝卜素的结构分析有助于阐明海洋红嗜热菌中的类胡萝卜素生物合成途径。编码酶八氢番茄红素合酶 (CrtB) 和之前未鉴定的 10,20-水合酶 (CruF) 的核苷酸序列被发现融合在一起,并由 R. marinus 中的单个基因编码。仅删除基因的 cruF 部分不会产生活性 CrtB 酶。然而,通过删除整个基因并插入嗜热菌的 crtB 基因,获得了突变菌株,产生番茄红素作为唯一的类胡萝卜素。TK-3 产生的番茄红素定量为 0.49 g/kg CDW(细胞干重)。