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秋季2025年的论文提案
Plants bioenergetics facing climate change - Structural and functional dynamics of Chloroplasts and Mitochondria to fluctuating temperatures (La bioénergétique des plantes face au changement climatique - Dynamique structurale et fonctionnelle des chloroplastes et des mitochondries aux variations de températures) The dynamic remodeling of plant响应温度变化的叶绿体和线粒体对于理解不断变化的环境条件下的植物适应和弹性至关重要。这些细胞器驱动光合作用和细胞呼吸，对温度波动高度敏感，对生物能量至关重要。本文使用交联的质谱法（XL-MS）采用了定量的结构蛋白质组学方法，以捕获这些细胞器中蛋白质构象和相互作用的快速变化。通过比较 *模型植物的 *拟南芥 *（Arabis Alpina *），一种适合大量热偏移的高山物种，该研究探讨了能够快速适应的分子机制。XL-MS提供了有关蛋白质相互作用的空间数据，并在线粒体和叶绿体中的功能生物能测量结果，以揭示这些植物如何优化能量生产和管理热应力。这些发现有助于了解植物的弹性，对农业和气候适应策略产生影响。（Le Remodelage Dynamique des Chloroplastes et des Mitochries Chez les Plantes enréponseAux aux aux aux aux detempératureest es ensentiel es ensentiel pour comprendre l'apaptration l'apaptration etlaRésilienceet larésiliencedes des des des des des des des des des des des des des des des plantes facements aux aux aux auxmentes这些细胞器负责光合作用和细胞呼吸，这是生物能学至关重要的过程，对热波动非常敏感。本文通过网状质谱法（交联质谱，XL-MS）使用定量的结构蛋白质组学方法来捕获这些细胞器的蛋白质构象和相互作用的快速变化。通过比较 *拟南芥 *（一种模型植物）和 *Arabis alpina *，一种适合于明显热变化的高山物种，该研究探索了允许A
RNA结合蛋白MAC5A与26S蛋白酶体相互作用，以调节拟南芥中的DNA损伤反应
DNA损伤反应（DDR）对于在挑战性环境中维持基因组完整性至关重要。DDR的调节机制在酵母和人类中已经建立了良好。然而，越来越多的证据支持这样的观念，即植物似乎采用了不同的信号通路，而这些信号通路基本上是未知的。在这里，我们报告了拟南芥（拟南芥）在DDR中与SNC1的修饰符，4相关的复合体亚基5A（MAC5A）的作用。MAC5A突变体中缺乏MAC5A会导致甲基甲磺酸甲酯（MMS），一种DNA损伤诱导剂。与该观察结果一致，MAC5A可以调节DDR基因的替代剪接，以保持对遗传毒性应激的适当反应。有趣的是，MAC5A与26S蛋白酶体（26SP）相互作用，并且其蛋白酶体活动是必需的。MAC核心亚基也参与了MMS诱导的DDR。此外，我们发现MAC5A，MAC核心亚基和26SP可能会协作以通过DDR进行高端诱导的增长抑制作用。总的来说，我们的发现揭示了MAC在MMS诱导的DDR中的关键作用在植物的生长和应激适应性中。
HYPK控制N- ...
核糖体系的N末端乙酰转移酶A（NATA）乙酰酸盐含量为52％的拟南芥中可溶性蛋白。N末端的这种共同翻译稳定稳定的胞质植物蛋白。进化保守的亨廷顿酵母伴侣K（HYPK）促进了植物学中的NATA活性，但在体外，其N末端螺旋A 1抑制了人NATA活性。为了解剖体内Hypk蛋白结构域的调节功能，我们在遗传学工程师CRISPR-CAS9突变体表达了缺乏所有功能域（HYPK-CR1）的催眠片段（HYPK-CR1）或内部删除的HYPK trunct trunct truncing Helix A 1但仍保留了C-term-Nal ubiquitin-cripied（uba-crain-cripied（uba））。我们发现，Hypk的UBA结构域对于以器官特定方式稳定NATA复合物至关重要。HYPK的N末端，包括Helix A 1，对于从各种氨基酸开始的底物上的NATA活性至关重要。因此，在Hypk n末端内仅删除42个氨基酸会导致植物蛋白质组的实质性不稳定，并且较高的耐受性降低了干旱胁迫。
VipariNama：RNA病毒载体可快速阐明基因表达与表型之间的关系
合成转录因子有望成为阐明基因表达与表型之间关系的工具，因为它允许对基因表达进行可调改变，而无需对所研究的基因座进行基因组改变。然而，植物转化需要数年时间、高成本和技术技能，限制了它们的使用。在这项工作中，我们开发了一种名为 VipariNama (ViN) 的技术，其中基于烟草脆裂病毒的载体用于快速部署基于 Cas9 的合成转录因子并在植物体内重新编程基因表达。我们证明 ViN 载体可以在数周内在本氏烟、拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 和番茄 (Solanum lycopersicum) 中系统地、持续地激活或抑制多个基因。通过探索包括 RNA 支架、病毒载体集合和病毒工程在内的策略，我们描述了如何提高调控的灵活性和有效性。我们还展示了这种转录重编程如何对代谢表型产生可预测的变化，例如本氏烟草中的赤霉素生物合成和拟南芥中的花青素积累，以及发育表型，例如本氏烟草、拟南芥和番茄中的植物大小。这些结果证明了如何使用基于 ViN 载体的赤霉素信号不同方面的重编程在几周内设计一系列植物物种的植物大小。总之，ViN 将产生表型的时间从一年多缩短到几周，为合成转录因子支持的假设检验和作物工程提供了一种有吸引力的转基因替代方案。
植物细胞器基因组育种的潜力
Maeda, A., S. Takenaka, T. Wang, B. Frink, T. Shikanai 和 M. Takenaka (2022) DYW 脱氨酶结构域对靶标 RNA 编辑位点的邻近核苷酸有明显的偏好。Plant J. 111: 756–767。Melonek, J., J. Duarte, J. Martin, L. Beuf, A. Murigneux, P. Varenne, J. Comadran, S. Specel, S. Levadoux, K. Bernath-Levin 等人 (2021) 小麦细胞质雄性不育和育性恢复的遗传基础。Nat. Commun. 12: 1036。Mok, BY, MH de Moraes, J. Zeng, DE Bosch, AV Kotrys, A. Raguram, F. Hsu, MC Radey, SB Peterson, VK Mootha 等人(2020) 细菌胞苷脱氨酶毒素可实现无 CRISPR 的线粒体碱基编辑。《自然》583：631-637。 Mok, YG, S. Hong, S.-J. Bae, S.-I. Cho 和 J.-S. Kim (2022) 植物叶绿体 DNA 的靶向 A 到 G 碱基编辑。《自然植物》8：1378-1384。 Motomura, K., Z. Moromizato 和 S. Adaniya (2003) 源自 Oryza rufipogon 的水稻品系 RT102 细胞质雄性不育的遗传和育性恢复。《日本热带农业杂志》 47: 70–76. Nakazato, I., M. Okuno, H. Yamamoto, Y. Tamura, T. Itoh, T. Shikanai, H. Takanashi, N. Tsutsumi 和 S. Arimura (2021) 拟南芥质体基因组中的靶向碱基编辑。纳特。植物 7：906–913。 Nakazato, I.、M. Okuno、C. Zhou、T. Itoh、N. Tsutsumi、M. Takenaka 和 S. Arimura (2022) 拟南芥线粒体基因组中的靶向碱基编辑。过程。国家。阿卡德。科学。美国 119：e2121177119。 Nakazato, I., M. Okuno, T. Itoh, N. Tsutsumi 和 S. Arimura (2023) 质体基因组碱基编辑器 ptpTALECD 的表征与开发。Plant J. 115: 1151–1162。Omukai, S., SI Arimura, K. Toriyama 和 T. Kazama (2021) 线粒体开放阅读框 352 的破坏可部分恢复细胞质雄性不育水稻花粉的发育。Plant Physiol. 187: 236–246。Takei, H., K. Shirasawa, K. Kuwabara, A. Toyoda, Y. Matsuzawa, S. Iioka 和 T. Ariizumi (2021) 两个番茄祖先 Solanum pimpinellifolium 和 Solanum lycopersicum var 的从头基因组组装。 cerasiforme，通过长读测序。DNA
在两阶段培养的基因工程大肠杆菌中生产苯乙烯
摘要：苯乙烯是一种重要的工业化学化学物质。尽管有几项研究报告了微生物苯乙烯的产生，但可以增加批量培养物中产生的苯乙烯量。在这项研究中，使用基因设计的大肠杆菌产生了苯乙烯。首先，我们评估了拟南芥（Atpal）（Atpal）和Brachypodium distachyon（BDPAL）的五种类型的苯丙氨酸氨裂解酶（PAL），以产生反式甲酸（CIN），一种苯乙烯前体。ATPAL2-表达大肠杆菌的CIN大约700 mg/L，我们发现BDPAL可以将CIN转换为苯乙烯。为评估苯乙烯的产生，我们构建了一个大肠杆菌菌株，该菌株从酿酒酵母中表达ATPAL2和阿魏酸脱羧酶。在含油醇的双相培养后，葡萄糖的苯乙烯产生和产量分别为3.1 g/L和26.7％（mol/mol），据我们所知，这是分批种植中获得的最高价值。因此，该菌株可以应用于苯乙烯的大型工业生产。
HD-ZIP II转录因子通过将生长素信号与Fez/Sombrero途径联系起来，控制拟南芥根的远端干细胞命运
在多细胞生物中，特定组织是由干细胞的特定种群通过不对称细胞分裂的循环产生的，其中一个女儿经历了分化，另一个女儿维持增生特性。在拟南芥根中，哥伦氏菌 - 一种保护和定义干细胞生态位位置的重力感应组织 - 代表了组织的典型例子，该组织的组织仅由增殖和分化之间的平衡决定。柱状细胞通过二元细胞命运开关衍生自单层干细胞，该开关由多个独立的调节输入精确控制。在这里，我们表明HD-ZIP II转录因子（TFS）HAT3，ATHB4和AHTB2冗余地调节了拟南芥根中的小肠干细胞命运和图案。HD-ZIP II TFS通过充当FEZ/ SMB电路的效应子，同时通过干扰生长素信号来抵消激素诱导的分化，从而促进Columella干细胞增殖。总体而言，我们的工作表明HD-ZIP II TFS连接两个相对的平行输入，以调整柱状干细胞中增殖与分化之间的平衡。
使用分层变压器前序和早期基于映射的基因组大小估计
现在几乎可以测量植物的所有部分，但是评估植物基因组的大小仍然具有挑战性。尽管可以在显微镜下测量染色体大小（Albini，1994），但通常未知单细胞中所有DNA分子的合并长度。在第一个拟南芥基因组序列释放近25年后，对于最重要的模型之一而言，这甚至是正确的。最初，诸如Reassociation Kinetics之类的生化方法（Leutwiler等人，1984），Feulgen光度法（Bennett＆Smith，1991），定量凝胶印迹杂交（Francis等人。，1990年），Southern印迹（Fransz等人，2002）和流式细胞仪（Arumuganathan＆Earle，1991; Bennett＆Leitch，2011）。不幸的是，这些实验方法依赖参考基因组（Bennett等人。，2003）。下一代测序技术的兴起（Metzker，2010年）启用了基于K-MER配置文件或唯一K-Mers计数的新方法（Li＆Waterman，2003;Marçais＆Kingsford，2011年）。水母（Marçais＆Kingsford，2011年），Kmergenie（Chikhi＆Medvedev，2014年），
非同源末端连接是 CRISPR/Cas 的关键……
尽管成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 (Cas) 介导的基因编辑已经彻底改变了生物学和植物育种，但大规模的可遗传植物染色体重组仍处于起步阶段。现在可以实现染色体内的重复和倒位，以及染色体之间的易位。随后，可以破坏或新建遗传连锁。此外，染色体上基因的顺序也可以改变。虽然自然染色体重组在减数分裂过程中通过同源重组发生，但 CRISPR/Cas 介导的染色体重排最好通过利用体细胞中的非同源末端连接 (NHEJ) 途径获得。NHEJ 可细分为经典 (cNHEJ) 和替代 NHEJ (aNHEJ) 途径，它们部分地以拮抗方式运作。 cNHEJ 通路不仅可以保护断裂的 DNA 末端免于降解，还可以抑制先前未连接的断裂末端的连接。因此，在没有 cNHEJ 的情况下，可以获得更多的倒位或易位，这可以归因于无限制地使用 aNHEJ 通路进行双链断裂 (DSB) 修复。与倒位或易位相反，短串联重复可以通过 Cas9 切口酶由成对的单链断裂产生。有趣的是，cNHEJ 通路对于这些类型的重复至关重要，而 aNHEJ 则是补丁插入所必需的，补丁插入也可以在 DSB 修复期间形成。由于染色体工程不仅在模式植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 中实现，而且在作物玉米 (Zea mays) 中也实现，我们预计这项技术将很快改变育种过程。
在sgrna的硅设计中用于CRISPR/CAS9介导的...
快速碱化因子（RALFS）是植物中存在的普遍存在的富含半胱氨酸的肽。它们在各种过程中充当激素信号的功能，包括细胞生长，根部伸长和受精。ralf肽还可以充当植物免疫反应的负调节剂，从而抑制信号受体复合物的形成以进行免疫激活。在Fragaria×Ananassa中，Faralf33基因的沉默在防御真菌病原体Coltetotrichum acutatum中起关键作用。在这项研究中，在硅中设计了单个指南RNA（SGRNA），用于群集间隔间隔短的短静脉体重复序列/CRISPR-相关的（CRISPR/CAS）9介导的Faralf33基因诱变，以减少Ananassa的Ananassa。faralf33与其他植物物种的同源RALF33序列进行了比较，表明Faralf33的氨基酸序列还列出了Rrila蛋白水解位点中已知的Ralf肽的典型序列，除了Faralf33与Fvralf33一起提出的紧密聚类。在线工具Chopchop为Faralf33基因提供了73次命中，选择了两个用于诱变的SGRNA序列，Sgrna 1（5'-cgactctcccatctctctctctcttggact-3'）和sgrna 2（5'-gcaagcaagcaagcaAgcaAcgaCgggCagcgAgcGatca-3'）。所选SGRNA的预测二级结构在靶向诱变中提出了有效的结构。用于CRISPR/CAS9介导的FARALF33基因诱变的PCAS9-TPC-GFP-2XSGRNA载体是在具有两个SGRNA序列（带有两个SGRNA序列（带有拟南芥thaliana u6-26启动子）和绿色荧光蛋白质标记物的硅中设计的。