矮牵牛在组织培养中的重要特征是其不可预测且依赖于基因型的愈伤组织发生,这对高效再生和生物技术应用提出了挑战。为了解决这个问题,机器学习 (ML) 可以被视为一种强有力的工具,用于分析愈伤组织发生数据、提取关键参数和预测矮牵牛愈伤组织发生的最佳条件,从而促进更可控和更高效的组织培养过程。该研究旨在利用 ML 算法开发矮牵牛愈伤组织发生的预测模型,并优化植物激素浓度以提高愈伤组织形成率 (CFR) 和愈伤组织鲜重 (CFW)。该模型的输入为 BAP、KIN、IBA 和 NAA,输出为 CFR 和 CFW。比较了三种 ML 算法,即 MLP、RBF 和 GRNN,结果表明 GRNN (R 2 83) 在准确性方面优于 MLP 和 RBF。此外,还进行了敏感性分析以确定四种植物激素的相对重要性。IBA 的重要性最高,其次是 NAA、BAP 和 KIN。利用 GRNN 模型的卓越性能,集成遗传算法(GA)来优化植物激素浓度,以最大化 CFR 和 CFW。遗传算法确定了最佳植物激素组合,即 1.31 mg/L BAP、1.02 mg/L KIN、1.44 mg/L NAA 和 1.70 mg/L IBA,CFR 为 95.83%。为了验证预测结果的可靠性,在实验室实验中测试了优化的植物激素组合。验证实验的结果表明,通过 GA 获得的实验结果和优化结果之间没有显著差异。本研究提出了一种结合机器学习、敏感性分析和遗传算法的新方法,用于建模和预测矮牵牛的愈伤组织形成。研究结果为优化植物激素浓度、促进愈伤组织形成以及在植物组织培养和基因工程中的潜在应用提供了宝贵的见解。
摘要:过去,新的遗传变异来源仅限于现有的种质。小麦的基因组中存在各种农学性状,人们对此进行了广泛的研究。小麦染色体较大,多倍体基因组能够容忍染色体的增加或丢失,这促进了早期利用细胞遗传学技术进行小麦遗传学研究的快速发展。与此同时,小麦基因组较大,限制了以二倍体物种为重点的遗传表征研究的进展,目前已经开发出小型基因组和基因工程程序。如今,遗传转化和基因编辑程序为小麦育种提供了有吸引力的传统技术替代方案,因为它们允许将一个或多个基因引入或改变到优良品种中,而不会影响其遗传背景。最近,在再生各种植物组织方面取得了重大进展,为再生转基因植物提供了必要基础。此外,农杆菌介导、基因枪和植物内粒子轰击 (iPB) 基因传递程序已开发用于小麦转化和高级转基因小麦开发。因此,除了目前传统的改善性状价值的努力之外,现在还有几种有用的基因已被转移或将有助于转移到小麦中,例如对非生物和生物因素的抵抗力、谷物质量和植物结构。此外,植物内基因组编辑方法将极大地促进基因组编辑作物的社会实施,以创新育种渠道并利用独特的气候适应性。
摘要:长期以来,大麻一直用于治疗和工业用途。由于其在医药、娱乐和工业上的需求不断增长,迫切需要应用新的生物技术工具来引入具有理想特性和增强次生代谢产物产量的新基因型。微繁殖、保存、细胞悬浮培养、毛状根培养、多倍体操作和农杆菌介导的基因转化已在大麻中得到研究和使用。然而,转基因植物再生率低、毛状根培养和细胞悬浮培养中次生代谢产物生产效率低等一些障碍限制了这些方法在大麻中的应用。在当前的评论中,大麻的体外培养和基因工程方法以及其他有前景的技术,如形态发生基因、新的计算方法、成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR)、配备 CRISPR/Cas9 的农杆菌介导的基因组编辑和毛状根培养,这些技术可以帮助改善基因转化和植物再生,并增强次生代谢产物的产生,已经被重点介绍和讨论。
摘要:在过去的几十年中,体外组织培养技术发生了重大变化,当前的应用涉及细胞和类器官的相互作用、三维细胞共培养以及器官/体芯片工具。高效的计算机辅助和基于数学模型的方法是高效和知识驱动的组织培养系统表征、优化和常规制造所必需的。作为纯实验驱动研究的替代方案,使用综合数学模型作为组织培养的虚拟计算机表示,即数字孪生,可能会很有优势。数字孪生以多种数学模型的形式包括生物系统的机制,这些模型描述了组织培养技术与细胞生长、代谢和组织质量之间的相互作用。在这篇评论中,将重点介绍组织培养概念的数字孪生的当前概念、期望和最新技术。一般来说,DT 可以应用于整个流程链和产品生命周期。由于其复杂性,本综述将特别关注组织培养技术的设计、特性和操作。
成功的候选人是针对目标的,并且在快节奏的环境中享受多任务处理,并将使用良好的组织培养和基因传递方案来引入与早期出版物相似的向量:https://onlinelelibrary.wiley.com/doi/doi/10.1111/gcbbbbbb.111/gcbb.12684; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12411/epdf; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12833/full最低资格:植物科学或相关领域的BS。首选资格:植物科学或相关领域的MS以及植物组织培养和实验室管理方面的丰富经验。经验:需要具有植物组织培养的丰富经验。具有转基因植物的载体构建和分子表征的经验。
•中期考试:30分•期末考试:30分•实验室笔记本电脑(分别为5分,分别为4次):20分•实验室报告(烟草转换):10分•讲座出勤率:5分:实验室出勤率•5分•规模:90-100%= A; 80-89 = b; 70-79 = C; 60-69 = D实验室笔记本:锻炼实验室分为7个项目。每个学生都必须带一个3圈粘合剂来保留笔记;每个项目都会记录并分组注释。注释包括:日期,实验室锻炼方案,中等类型,植物组织,菜肴数量/烧瓶,组织的形态,组织的发展,结果等。每个学生将在实验室笔记本中包含每个项目的一页照片。笔记本电脑将进行4次分级(在实验室4、7、10和13之后)。实验室报告:每个学生将以出版格式提交实验室项目#3:通过农业介导的转型生产Gus-转基因烟草的报告。内容包括:简介,方法,结果和参考。学习目标评估:考试和测验的具体问题将用于评估学生对所有课程学习目标的知识。学生将在分级实验室练习和实验室报告中整合植物基因转移方案的知识(学习目标5)。这些评估的百分比得分将确定精通的水平:未偿还> 90%; 80-89%好; 70-70%令人满意; <69%不令人满意。参与级和缺勤政策
评分:通常,学生将主持课堂讨论。分级基于每个家庭作业,研究报告和演讲,课堂演示,出勤和参与的累计等级。每周作业和演讲价值70%的成绩;最终的研究论文和演讲是等级的30%。需要出席。等级将根据以下规模计算:a = 90-100%; B+ = 85-89%; B = 80 = 84%; C+ = 75-79%; C = 70-74%; D = 60-69%; F = <60%。作业:在学期开始时,学生将阅读和批评流行文章和电影/电影,并在课堂和书面报告中分享重要分析。研究报告:每周都会分配学生阅读,审查和批评与植物和人类健康有关的科学和/或流行文章。研究项目:课程将分为两组,并分配两个局部研究领域。每个学生将被要求参加特定角色的较大小组项目。学习目标评估:对五个目标的每个目标的评估将通过审查学生的演讲,论文/研究报告和项目来实现,这结合了对每个目标的理解。由于评分是基于每个家庭作业,研究报告和演讲,课堂演示,出勤和参与的累积等级,因此我们评估学生是否达到班级目标的能力反映在课堂分配的表现中。参与级和缺勤政策专门呼吁学生解决植物用于改善健康和营养的方式,根据DHEA法规,美国的监管环境是什么,以确定他们所审查的植物中选定的生物活性化合物,以识别植物中的任何有毒化合物,这些植物中的任何有毒化合物是他们审查的植物以及在班级项目中进行审查的工厂,以描述工厂的任务和自然产品的任务和效率和效率和有效性,并有效地进行了评估和效率。讲师对学生交付的作业的评论还将在整个学期中解决学生对这些目标的理解。这些评估的百分比得分将确定精通的水平:未偿还> 90%; 80-89%好; 70-70%令人满意; <69%不令人满意。
植物基因编辑可对植物进行有针对性的改造,在作物的基因功能分析和精准育种方面显示出巨大的潜力[1]。要生产基因编辑植物,需要将基因编辑试剂[2](例如 CRISPR/Cas9 成分)递送到植物细胞中。这涉及一个漫长、昂贵且劳动密集型的组织培养步骤,而且目前仅在有限数量的植物物种中可行,这成为植物基因编辑的主要瓶颈。在最近一期的《自然生物技术》上,由 Daniel F. Voytas 领导的明尼苏达大学研究小组描述了一种生产基因编辑植物的新方法,同时避免了组织培养的需要(图 1)[3]。该方法利用了分生组织的从头诱导。分化的植物细胞通常不能分裂或产生不同类型的细胞。然而,之前的研究表明,通过异位表达特定的发育调节因子,可以诱导已经分化的细胞形成分生组织。分生组织是包含未分化干细胞(分生细胞)的植物组织,这些干细胞能够进行细胞分裂,并能产生各种组织和器官。例如,在拟南芥中,WUSCHEL ( WUS ) 基因在胚胎发生中起着关键作用,过表达 WUS 可以促进营养生长向胚胎生长的转变 [ 4 ] 。SHOOT MERISTEMLESS ( STM ) 和 WUS 的联合异位表达可激活拟南芥中的一组分生组织功能,包括细胞分裂和器官发生 [ 5 ] 。 ipt 基因位于土壤细菌农杆菌的 Ti 质粒上,该基因编码异戊烯基转移酶,这种酶在植物中诱导细胞分裂素的生物合成,从而刺激器官发生[6]。在单子叶植物中,婴儿潮基因(Bbm)和 WUS 基因的过度表达可促进体细胞形成胚胎,从而提高转化效率[7]。Voytas 研究小组假设分生组织可以在发育调节因子的帮助下诱导。为了验证这一想法,使用多种启动子以不同的组合在本氏烟植物中表达了玉米 WUS2、拟南芥 STM、农杆菌 ipt 和其他发育调节因子。农杆菌用于传递转基因,并以荧光素酶作为报告基因。形成了分生组织状结构,这些结构长成具有荧光素酶表达的转基因植物,并且发现该特性是可遗传的。然后,使用相同的方法,将针对两个测试基因的单个向导 RNA (sgRNA) 与成功组合的发育调节剂一起引入组成性表达 Cas9 的转基因本氏烟叶中。在产生的芽中,可以验证目标基因的编辑,并且发现突变会传递给下一代。随后出现了一个问题,即在土壤中生长的植物上是否也能诱导分生组织。这种方法确实在许多双子叶植物中被证明是成功的,除了本氏烟草,在马铃薯和葡萄中也是如此。此外,还产生了基因编辑的本氏烟草植物,并且发现一些编辑过的植物不含有用于编辑的转基因。从头分生组织诱导方法被称为 Fast-TrACC(快速处理的农杆菌共培养),与传统的组织培养程序相比具有明显的优势(图 1)。首先,它大大缩短了生产基因编辑植物所需的时间,从几个月缩短到几周。其次,Fast-TrACC 不需要无菌条件,并且适用于在土壤中生长的植物。组织培养方法要求使用无菌工作台和无菌培养基,因此无组织培养方法需要的资源更少,并且适用于较小的群体。第三,当 Cas9 与 sgRNA 一起递送时,在某些情况下会产生基因编辑植物
2.3 基因枪法 2.3.I 简介 2.3.2 轰击装置及参数 2.3.3 DNA 涂层方法 2.3.4 植物转化.... 2.4 fucp 转化方法 ............. 2.4.I 简介................. 2.4.2 遗传转化