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1 约翰·英纳斯中心，诺里奇研究园区，诺里奇，英国；2 伯明翰大学生物科学学院，伯明翰，英国；3 约翰·宾厄姆实验室，剑桥，英国；4 澳大利亚堪培拉联邦科学与工业研究组织、农业与食品部 (CSIRO)；5 意大利菲奥伦佐拉达尔达基因组学和生物信息学研究中心农业研究与经济理事会；6 欧洲分子生物学实验室，欧洲生物信息学研究所，威康基因组园区，欣克斯顿，英国；7 罗瑟姆斯特德研究中心，哈彭登，英国；8 昆士兰大学昆士兰农业与食品创新联盟，圣卢西亚，澳大利亚；9 诺丁汉大学植物与作物科学系，萨顿博宁顿校区，拉夫堡，英国； 10 意大利博洛尼亚大学农业与食品科学系（DISTAL）；11 加拿大萨斯卡通萨斯喀彻温大学作物发展中心；12 墨西哥埃尔巴丹国际玉米和小麦改良中心（CIMMYT）
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1 植物科学系，罗瑟姆斯特德研究中心，哈彭登 AL5 2JQ，英国 § 现地址：约翰·英纳斯中心，诺维奇研究园，诺维奇 NR4 7UH，英国 *通讯地址：vladimir.nekrasov@rothamsted.ac.uk 电话：+44 (0)1582 938 292 FH ORCID：0000-0002-0215-3209；VN ORCID：0000-0001-9386-1683 关键词：CRISPR、Cas9、植物、基因组编辑、Golden Gate、MoClo
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Rothamsted Research 是一家担保有限公司，注册办事处：如上所述。在英格兰注册编号 2393175。注册慈善机构编号 802038。增值税编号 197 4201 51。由 John Bennet Lawes 于 1843 年创立。
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通过植物育种提高农作物的产量是耗时且费力的，而新颖的等位基因组合的产生受染色体链接块和连锁拖拉的限制。减数分裂重组对于通过父母等位基因的重组创造新的遗传变异至关重要。同源染色体之间的遗传信息交换发生在跨界（CO）位点，但CO频率通常很低且分布不均。这种偏见在重组“冷”区域中引起了连锁 - 拖拉的问题，其中不希望的变化仍然与有用性状相关。在植物中，编程的减数分裂特异性DNA双链断裂，由SPO11复合物催化，启动重组途径，尽管只有〜5％导致COS的形成。为了研究Spo11-1在小麦减数分裂中的作用，作为操纵的前奏，我们使用CRISPR/CAS9在六链球菌的所有三种SPO11-1同种植物中生成编辑。显示植物在所有六个Spo11-1副本中都表现出色，无法接受染色体突触，缺乏COS且无菌。相比之下，在营养生长和生育方面，携带三种野生型同源物中任何一个副本的线条与未经编辑的植物都无法区分。然而，对编辑植物的细胞遗传学分析表明，同种异体产生COS和突触动力学的能力有所不同。此外，我们还表明，携带六个编辑的小麦突变体的转化是用TASPO11-1B基因编辑的SPO11-1副本，恢复突触，CO形成和生育能力，因此为这种具有重要意义的作物的重组提供了一种途径。
Han 等人 2022 PBJ - Rothamsted 存储库
Omega-3 长链多不饱和脂肪酸 (LC-PUFA)、二十碳五烯酸 (EPA；20:5 D 5,8,11,14,17) 和二十二碳六烯酸 (DHA；22:6 D 4,7,10,13,16,19) 现已被公认为健康均衡饮食的重要组成部分 (Napier 等人，2019 年；West 等人，2021 年)。供应 Omega-3 脂肪酸的野生捕捞渔业已达到可持续生产的最高水平；因此，满足日益增长的人口日益增长的需求的尝试依赖于替代鱼油来源 (Tocher 等人，2019 年)。亚麻荠 (Camelina sativa) 是一种油籽作物，含有高含量 ( > 35 % ) 的 α -亚麻酸 (ALA；18:3 D 9,12,15 )，并且已重建一条从 ALA 到亚麻荠 cv 中合成 EPA 和 DHA 的生物合成途径。 Celine 种子通过表达异源去饱和酶和延长酶基因，产生与海洋鱼油相当的 EPA 和 DHA 水平，以原型系 DHA2015.1（缩写为 DHA1）为例，积累了超过 25% 的 n-3 LC-PUFA（图 S1 和 S2（Petrie 等人，2014 年；Ruiz-Lopez 等人，2014 年）。英国、美国和加拿大的 DHA1 田间试验表明，omega-3 LC-PUFAs 特性在不同的地理位置和农业环境中是稳定的（Han 等人，2020 年）。同时，使用 DHA1 种子油的鲑鱼饲养试验和人类饮食研究均表明，这些转基因植物衍生油可以作为海洋衍生鱼油的有效替代品（Betancor 等人，2018 年；West 等人2021 年）。基于我们观察到的 ALA 是种子 omega-3 LC-PUFA 生产的内源性 C18 前体（Han 等人，2020 年），我们假设增加 ALA 库可以进一步增强 DHA1 亚麻荠中的 EPA/DHA 积累。DHA1 构建体已经含有 D 12 去饱和酶，可驱动脂肪酸流入 PUFA 生物合成（图 S1 和 S2）。然而，作为一种不太明显的方法，我们建议使用基因编辑的亚麻荠 fae1 突变体。亚麻荠 FAE1 与内源性 FAD2 D 12 去饱和酶（其
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随着越来越多的研究将牲畜农业与更快的全球变暖，更高的健康成本和更高的土地要求联系起来，通常建议将基于植物的饮食的急剧转变为有效的全能解决方案。隐含地，这一论点是基于以下假设：当前分配给动物生产系统的资源的重新分配将自动导致对人类食用作物的有效培养，而没有负面的环境，健康或社会经济后果。实际上，这种假设的有效性值得仔细检查，因为农场采用新的农业系统的能力是多方面的，并且有背景。通过对文献的跨学科综述，我们在这里讨论了意外后果的例子，这些后果可能是由于草原转化为可耕种的生产，包括对产量稳定性，生物多样性，土壤生育能力以及其他可能产生的不利影响。我们认为，这些问题中的几乎没有被认为是当前粮食安全辩论的一部分，并呼吁对供应方约束进行仔细检查。
农业中的CRISPR -CAS -Rothamsted存储库下载
CRISPR-CAS基因组编辑技术正在快速开发，而新的分子工具（例如CRISPR核酸酶）正在定期使用。作为本研究主题的一部分，Bandyopadhyay等。提供了CAS12A的全面概述，CAS12A是一种CRISPR核酸酶，以前称为CPF1。在他们的评论文章中，作者涵盖了Cas12a的结构和机械方面，与Cas9相比，Cas9是最常用的CRISPR核酸酶。他们还强调了Cas12a的用途，目的是改善各种农作物中的农业重要特征。El-Mounadi等人提供了CAS9基因组编辑应用的概述。谁向读者介绍了Cas9活性的机制，其向植物细胞传递的方法（即转化技术），提供了使用CRISPR-CAS9改善作物性状的示例，并触摸了与基因组编辑相关的生物安全和调节方面。A number of countries (e.g., the USA, Brazil, Argentina, and Japan) have already exempted genome edited crops, which do not carry transgenic DNA or novel combination of genetic material (i.e., not similarly achievable through conventional breeding), from being regulated similarly to Genetically Modified Organisms (GMOs) as genetically engineered (GE) organisms ( Schmidt et al., 2020）。尽管上述国家通过了立法，允许在没有GE监管的情况下培养基因组编辑的农作物，但有关该问题的公众对话和政策发展正在发展。对于日本，Tabei等人。在2019年5月至2019年10月期间分析有关基因组编辑的食品及其标签的Twitter对话。分析表明，有54.5％的相关推文是与使用基因组编辑的农作物生产的食物相反的陈述，而只有7％是有利于它的陈述。其余38.5％的推文是被认为是中性的陈述。尽管由于Twitter用户之间的偏见，该分析不一定代表更广泛的日本社会，但该研究强调了关于基因组问题在日本和世界其他地区进行基因组问题的持续公开对话的重要性。
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摘要：小麦是一种主食，在全球范围内消耗是淀粉和蛋白质的主要来源。近年来，全球小麦的摄入量有所增加，总体而言，小麦被认为是健康食品，尤其是在用全谷物制成产品时。然而，通常通过烘烤和/或烤面包在食用之前几乎总是对小麦进行处理，这可能导致形成有毒加工污染物的形成，包括丙烯酰胺，5-羟基甲基甲基膜（HMF）（HMF）和多环状芳族芳族芳族氢碳酸盐（PAHS）。丙烯酰胺主要由自由（可溶性，非蛋白质）天冬酰胺形成，并在Maillard反应中减少糖（葡萄糖，果糖和麦芽糖），并分类为2A组致癌物（可能与人类的致癌物）。它还具有高剂量的神经毒性和发育作用。HMF也是在Maillard反应中产生的，但也可以通过果糖或焦糖化的脱水来形成。经常在面包，饼干，饼干和蛋糕中发现。其分子结构指向遗传毒性和致癌风险。pah是一大类化合物，其中许多是遗传毒性，诱变，致伤性和致癌性。它们主要是由于有机物的不完全燃烧而在油炸，烘烤和烧烤期间形成的。可以随着食谱和加工参数的变化以及有效的质量控制措施而降低这些加工污染物的生产。但是，在丙烯酰胺和HMF的情况下，它们的形成也高度取决于谷物中前体的浓度。在这里，我们回顾了这些污染物的综合，影响其生产的因素以及可以采取的缓解措施以减少小麦产品中的形成，重点是遗传学和农学的作用。我们还审查了全球食品安全部门通过的风险管理措施。
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抽象的植物细胞经常遇到正常生长和发育的一部分，或响应诸如洪水等环境压力的一部分。近年来，我们对低氧反应基因表达的多层控制的理解已大大增加。在此更新中，我们对调节对低氧水平的反应的表观遗传，转录，翻译和翻译后机制进行了广泛的看法。我们强调了翻译后修饰（包括磷酸化），次级信使，转录级联反应以及来自线粒体和网状网状（ER）的逆行信号如何如何控制转录因子活性和低氧基因转录的控制。我们讨论了通过专注于主动和抑制性的染色质修饰和DNA甲基化的表观遗传机制，以调节对氧气供应减少的反应。我们还描述了当前对紧密调节mRNA翻译以协调缺氧下有效基因表达的共同和转录机制的知识。最后，我们在该领域提出了一系列杰出的问题，并考虑了如何对低氧触发的监管层次结构的分子起作用的新见解，这可能为开发洪水的作物铺平道路。
Raffan等人PBJ 2021.pdf -Rothamsted存储库下载
本文已被接受以进行出版和进行完整的同行评审，但并未通过复制，排版，分页和校对过程，这可能会导致此版本与记录版本之间的差异。请引用本文为doi：10.1111/pbi.13573