这项研究的作者是:Grace Sack,题为:使用 CRISPR/Cas9 编辑禾谷镰刀菌,已获批准,符合大学荣誉学位的论文或项目要求 ________ ______________________________________________________ 日期 Tilahun Abebe 博士,荣誉论文顾问 ________ ______________________________________________________ 日期 Jessica Moon 博士,大学荣誉项目主任
摘要:禾谷镰刀菌是一种丝状真菌,是小麦和其他谷类作物赤霉病的病原体,在全球范围内造成了重大的经济损失。本研究旨在利用 CRISPR/Cas9 介导的基因缺失技术研究特定基因在禾谷镰刀菌毒力中的作用。使用 Illumina 测序来表征编辑引起的基因组变化。出乎意料的是,两个分离株中发生了 2 号染色体上 525,223 个碱基对的大规模缺失,包含超过 222 个基因。许多被删除的基因被预测与氧化还原酶活性、跨膜转运蛋白活性、水解酶活性等基本分子功能以及碳水化合物代谢和跨膜转运等生物过程有关。尽管遗传物质大量丢失,突变分离株在大多数条件下仍表现出正常的生长率和对小麦的毒性。然而,在高温和某些培养基中,生长率显著降低。此外,还进行了使用夹子浸种法、种子接种法和头点接种法的小麦接种试验。未观察到毒性的显著差异,这表明这些基因不参与感染或替代补偿途径,并允许真菌在基因组大量缺失的情况下保持致病性。
镰状细胞疾病和治疗方案SCD是世界上最常见的遗传疾病之一,估计每年有2600名患有SCD 1的婴儿,大约有70,000至100,000名在美国影响的所有年龄段的人2。SCD的临床表现包括急性事件,例如复发性衰弱的痛苦危机以及威胁生命的肺,心血管,肾脏和神经系统并发症。SCD患者唯一已建立的治疗治疗方法是同种异体造血干细胞移植(HSCT)。不幸的是,通过适当匹配的捐助者的可用性限制了对此干预的访问,而HSCT与大量发病率和死亡率有关。对于无法接受HSCT的患者,SCD的治疗主要限于羟基脲和支持性的症状护理。几十年来,SCD患者几十年来,基于慢病毒的基因疗法以及基因编辑包括自体细胞遗传疗法,现在为缺乏匹配造血干细胞的匹配供体的供体的患者提供了创新治疗方法。
使用成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)-CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 系统进行基因组编辑极大地促进了真菌病原体的遗传分析。穗枯萎病真菌禾谷镰刀菌会给具有重要经济价值的谷类作物造成毁灭性损失。最近开发用于禾谷镰刀菌的 CRISPR-Cas9 系统使得基因组编辑更加高效。在本研究中,我们描述了一种基于 CRISPR-Cas9 的基因组编辑工具,用于将预组装的 Cas9 核糖核蛋白 (RNP) 直接递送到禾谷镰刀菌的原生质体中。使用 RNP 显著增加了转化子的数量和成功用选择标记替换目标基因的转化子的百分比。我们表明,由 Cas9 核糖核蛋白介导的单个双链 DNA 断裂足以实现基因删除。此外,短同源重组仅需要靶基因两侧 50 个碱基对区域。Cas9 RNPs 的高效率使得大规模功能分析、必需基因的鉴定和基因删除成为可能,而这些是传统方法难以实现的。我们期望我们的方法将加速禾谷镰刀菌的遗传学研究。
(未经同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者此版本于 2022 年 2 月 26 日发布。;https://doi.org/10.1101/2022.02.25.481987 doi:bioRxiv preprint
标记避免了与体外产生的不稳定 sgRNA 相关的困难,使其成为一种产生无转基因改良 F. venenatum 菌株的有吸引力的系统。我们的结果表明,在大多数分离株中,在没有选择的情况下载体会丢失,表现为无法在潮霉素选择培养基上生长。在少数分离株中观察到的持续潮霉素抗性表明载体元素可能整合到染色体中(包括用于抗潮霉素的 hph 基因),或残留的染色体外载体(这可能是由于某些分离株中的初始拷贝数较高)。从一个转化菌落中回收潮霉素抗性和易感单孢子分离株表明在孢子形成之前,部分但不是所有细胞核中的残留载体会丢失。通过持续培养,预计最终所有细胞核都会丢失
香蕉(Musa spp。)是全球重要的水果作物。真菌fusarium oxysporum f。 sp。cubense(foc)导致镰刀菌,被广泛认为是最具破坏性的植物疾病之一。fusarium Wilt先前已经破坏了全球香蕉的生产,并继续这样做。此外,由于目前使用高密度的香蕉种植园,具有理想植物建筑(IPA)的理想香蕉品种具有较高的耐药性,最佳的光合作用和有效的吸水性。这些特性可能有助于增加香蕉的产量。基因工程对于大多数品种的不育而具有焦点耐药性和理想植物建筑的香蕉品种的开发很有用。然而,基因工程带来的持续免疫反应总是伴随着降低的屈服。为了解决这个问题,我们应该对MUSA基因组进行功能遗传研究,并结合基因组编辑实验,以揭示免疫反应和香蕉中植物结构形成的分子机制。对与焦点抗性和理想结构相关的基因的进一步探索可能会导致具有理想结构和病原体超级耐药性的香蕉品种的发展。这种品种将帮助香蕉在全球范围内保持主食。
新颖的测试方法(镰刀确认)以区分镰状细胞贫血与镰状细胞特征,以在发展中国家蒂姆·兰多夫(Tim R. R. R. R. R. R. R. Randolph),珍娜·惠纳(Jenna Wheelhouse)摘要这项研究的目的是开发一种诊断测试方法来检测HBS,区分镰状细胞的肉体纯合子,从而使杂质者与杂质测试和胜利的障碍物相处的领域,这些方法是在实验室中涉及的障碍。对镰状细胞阳性和阴性的血液样品进行标准血红蛋白溶解度测试,然后进行多种离心和过滤程序。评估了每个过程的能力,可以从样品中删除不溶性HBS。通过分光光度法或视觉估算的分光光度测量(HBA,HBA 2和HBF)的血红蛋白类型,允许样品分为三种基因型(AA,AS和SS),这是由血红蛋白电泳确认的。从圣路易斯大学和枢机主教Glennon儿童医院获得了识别的EDTA血液样本,并在圣路易斯大学的临床实验室科学系进行了测试。主要结果指标是溶解度溶液的浊度;离心后,上清液的颜色和溶液表面的材料;沉淀被困在滤纸上;滤液的吸光度;和血红蛋白电泳模式。离心和过滤成功地将HBS与HBA /A 2 /F分离,从而使七个镰状细胞与16个杂合子的七个镰状细胞分化,其灵敏度和特异性为100%。索引术语:镰状细胞贫血,血红蛋白病,镰状细胞病,镰状细胞性状,第三世界国家这种方法有可能可靠地区分纯合子与杂合的镰状细胞患者,并且快速,廉价且简单。这些特征使镰刀在海地和非洲等发展中国家确认了一种理想的方法,镰状细胞贫血很普遍,现代诊断方法(如电泳,HPLC和核酸测试)是不切实际的。
