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分子生物科学研究所
番茄（Solanum lycopersicum）是全球最重要的作物之一，但其生产力越来越受到全球变暖引起的热应激的威胁。了解番茄热应激反应背后的机制对于制定面对气候变化时增强其韧性的策略至关重要。热应激反应的关键方面是编码热休克蛋白（HSP）的基因的激活，该基因充当分子伴侣，以防止蛋白质折叠和有毒骨料形成。这一过程以及许多其他与热耐碳相关的基因的转录是由热应力转录因子（HSF）驱动的。前mRNA剪接是调节基因表达的重要机制，许多基因响应热应激而进行了替代剪接。然而，在高温下调节替代剪接的机制以及剪接因子在耐热性中的贡献仍然很少了解。丝氨酸/精氨酸（SR）蛋白的成员不仅在植物中，而且在哺乳动物中也被视为替代剪接的核心调节剂。我们的小组最近表明，RS2Z35和RS2Z36是热应激期间替代剪接的重要调节剂。我们已经鉴定出SR46A，这是一种具有两个RS结构域的SR样蛋白，HS高度诱导了热应激敏感性替代剪接的另一个重要调节剂。CRISPR/CAS9介导的突变导致几种基因的表达改变，包括许多HSF和降低热耐耐受性。RNA-seq数据分析确定了在热应激响应的不同阶段中由SR46A调节的差异表达和剪接基因。有趣的是，与RS2Z蛋白相比，SR46A调节了不同的HSF集，因为SR46A的敲除可增强内含子保留率，而与敲除RS2Z基因敲除所致的剪接相反。这些发现提供了对应激适应为基础的分子机制的新见解，并将SR46A识别为番茄替代剪接的核心调节。
基于 CRISPR/Cas9 的 PMR4 基因敲除降低了两种番茄品种对晚疫病的易感性
摘要：番茄晚疫病（LB）的病原菌是致病疫霉菌，是一种毁灭性的疾病，严重影响植物的生产力。植物中易感基因（S）的存在促进了病原菌的增殖；因此，抑制这些基因可能有助于提供广谱和持久的耐受性/抗性。先前对拟南芥和番茄的研究表明，PMR4 易感基因的敲除突变体对白粉病具有耐受性。此外，马铃薯中 PMR4 的敲低已被证明可以赋予对 LB 的耐受性。为了在本研究中验证番茄中的相同效果，将含有四个单向导 RNA（sgRNA：sgRNA1、sgRNA6、sgRNA7 和 sgRNA8）的 CRISPR-Cas9 载体（靶向尽可能多的 SlPMR4 区域）通过农杆菌介导的转化引入两种广泛种植的意大利番茄品种：“San Marzano”（SM）和“Oxheart”（OX）。选择了 35 株植物（26 株 SM 和 9 株 OX）并进行筛选，以确定 CRISPR/Cas9 诱导的突变。不同的 sgRNA 导致的突变频率范围从 22.1% 到 100%，或者精确插入（sgRNA6）或缺失（sgRNA7、sgRNA1 和 sgRNA8）。值得注意的是，sgRNA7 在七种 SM 基因型中诱导了纯合状态下的 − 7 bp 缺失，而 sgRNA8 导致产生十五种具有双等位基因突变（ − 7 bp 和 − 2 bp）的 SM 基因型。选定的编辑品系接种了 P. infestans，其中四种在 PMR4 基因座完全敲除的品系与对照植物相比表现出减轻的病害症状（易感性从 55% 降低到 80%）。使用 Illumina 全基因组测序对四种 SM 品系进行测序以进行更深入的表征，而未显示出候选脱靶区域发生任何突变的证据。我们的结果首次表明，pmr4 番茄突变体对致病疫霉菌的易感性降低，证实了 KO PMR4 在提供针对病原体的广谱保护中的作用。
控制高度保守的植物干细胞调节剂的顺式调控区域的极端重组
一个引人注目的悖论是，具有长期保守的蛋白质序列、功能和表达模式的基因通常表现出极为不同的顺式调控序列。目前仍不清楚如此剧烈的跨物种顺式调控进化如何使基因功能得以保存，以及这些差异在多大程度上影响物种内出现的顺式调控变异如何影响表型变化。在这里，我们使用一种在表达模式和功能上保守了约 1.25 亿年的植物干细胞调节剂来研究这些问题。通过在两个远亲模型拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 和番茄 (Solanum lycopersicum) 中进行体内基因组编辑，我们在干细胞抑制基因 CLAVATA3 (CLV3) 的上游和下游区域生成了 70 多个缺失等位基因，并比较了它们对共同表型（即结出果实的心皮数量）的单独和综合影响。我们发现，与下游区域相比，番茄 CLV3 上游序列对哪怕是微小的扰动都高度敏感。相比之下，拟南芥 CLV3 功能对编码序列上游和下游的严重破坏具有耐受性。上游和下游缺失的组合也揭示了不同的调控结果。在番茄中，添加下游突变带来的表型增强主要是微弱的和附加的，而对拟南芥 CLV3 的两个区域进行突变则产生了显著的协同效应，显示出功能性顺式调控序列的不同分布和冗余。我们的研究结果证明了高度保守的植物干细胞调节器的顺式调控结构组织具有显著的可塑性，并表明顺式调控序列空间的重大重构是一种常见但又隐蔽的进化力量，它改变了保守基因调控变异的基因型与表型关系。最后，我们的研究结果强调了需要对顺式调控的空间结构进行谱系特异性解剖，以便有效地设计作物中保守的生产力基因的性状变异。
简历 Samuel Muiruri Kariuki 博士
Anwar Aliya Fathima、Mary Sanitha、Leena Tripathi、Samwel Muiruri (2022) 木薯（Manihot esculenta）的食品和生物能源双重用途：综述。粮食和能源安全（已接受）Samwel K. Muiruri、Valentine O. Ntui、Leena Tripathi、Jaindra N. Tripathi (2021) 提高木薯（Manihot esculenta）耐旱性的机制和方法，当代植物生物学，28,100227，2214-6628。https://doi.org/10.1016/j.cpb.2021.100227。 Alice Lunardon、Samwel Muiruri Kariuki、Michael J. Axtell (2021) 番茄和本氏烟中瞬时引入的转基因中多顺反子人工微小 RNA 和反式 siRNA 的表达和加工。植物杂志，4，106，1087-1104。DOI：https://doi.org/10.1111/tpj.15221 Ogden, Aaron J.、Jishnu J. Bhatt、Heather M. Brewer、Jack Kintigh、Samwel M. Kariuki、Sairam Rudrabhatla、Joshua N. Adkins 和 Wayne R. Curtis 2020。“干旱和恢复期间的韧皮部渗出物蛋白谱揭示了番茄维管系统中的非生物应激反应”国际分子科学杂志 21，号。 12：4461。https://doi.org/10.3390/ijms21124461 Muiruri, KS、Britt, A.、Amugune, NO、Nguu, EK、Chan, S. 和 Tripathi, L. (2017)。在栽培三倍体和野生二倍体香蕉（芭蕉属）中表达着丝粒特异性组蛋白 3 (CENH3) 变体。植物科学前沿，8, 1034。DOI：10.3389/fpls.2017.01034 Muiruri, KS、Britt, A.、Amugune, NO、Nguu, E.、Chan, S. 和 Tripathi, L. (2017)。利用线粒体和核标记进行香蕉显性等位基因系统发育和组成亚基因组单倍型推断。基因组生物学与进化，9(10)，2510-2521 10.1093/gbe/evx167 。Tripathi, JN、Ntui, VO、Ron, M.、Muiruri, S. K.、Britt, A. 和 Tripathi, L. (2019)。利用 CRISPR/Cas9 编辑香蕉属 B 基因组中的内源性香蕉条纹病毒，克服了香蕉育种中的一大难题。通讯生物学，2(1)，46。https://doi.org/10.1038/s42003-019-0288-7
识别和隔离微生物的负责...
摘要：这项研究研究了与新鲜西红柿恶化相关的细菌和真菌（Lycopersicum esculentum）。从卡杜纳（Kaduna）Ungwan Rimi地区的四（4）个不同的零售店获得了16（16）个番茄样品。使用标准方案确定所选番茄样品的近端组成。使用浇注板法用于与番茄样品分离细菌和真菌。使用磁盘扩散技术确定了针对细菌和真菌分离株的选定抗生素和抗真菌药物的抗生素图。The results of proximate composition showed that sample A had a moisture content of 94.10 %, 0.74% of ash, 0.97 % of crude protein, 0.66 % of crude fat, 1.10 % crude fiber, and 2.43 % of carbohydrate while sample B showed similar percentage composition of 93.89 % of moisture content, 0.86 % of ash, 1.0 % of crude protein, 0.69 % of crude fat, 1.34％的粗纤维和2.22％的碳水化合物。分离和鉴定的细菌是金黄色葡萄球菌，大肠杆菌和沙门氏菌。最普遍的细菌分离株是金黄色葡萄球菌，其50％，而沙门氏菌和大肠杆菌的分离菌则分别为25％。真菌分离株是尼日尔曲霉和曲霉菌的青霉素。尼日尔曲霉最为普遍，而青霉人SP的占30.8％，而曲霉菌的患病率最少为15.4％。在不同浓度的抗生素下，大肠杆菌对庆大霉素和链霉素具有抗性，对氯霉素，Spafloxacin，ciproflofloxacin，amoxycillincillin，peffloxacin，peffloxacin，tarvid和agenmentine敏感。沙门氏菌SP的抗菌易感性表明，它耐庆大霉素，对链霉素和粘膜链霉素的敏感性适中，对氯霉素，替福洛沙星，ciprofloflofloxin，ciproflofloxin，Amoxycillin，amoxycillin，pefloboxacin，pefloxacin，tarvid和Audmentine consives Adimenty consivessine spectimity敏感。金黄色葡萄球菌对rocephin，Zinacef和链霉菌素具有抗性，对氨木酸和阿莫西林敏感，并且对斑岩蛋白，环丙沙星，源自源环霉素，pefloxacin和Erythromycin敏感。抗真菌敏感性在其针对测试真菌分离株的有效性方面显示出不同浓度的变化。这些真菌的存在以及能够引起食物中毒的细菌分离株引起了人们对公共卫生风险的关注，这些风险可能与消耗变质的新鲜西红柿有关。用清洁或氯化水进行适当的处理，运输和彻底洗涤，将降低与细菌和真菌物种相关的番茄变质的风险。
作物代谢组的驯化
驯化和作物改良 人类主导的驯化始于大约 12 000 年前的中东和新月沃地，随后传播到世界各地，包括中国、中美洲和安第斯山脉、近大洋洲、撒哈拉以南非洲和北美洲东部 [1-3]。尽管我们的标题很简单，但我们在这里尽可能区分驯化、多样化和作物改良事件，因为无论从进化还是表型角度来看，它们都是明显不同的过程 [4]。大规模调查显示，驯化植物种类涵盖约 160 个分类科，超过 2500 个物种经历了一定程度的驯化，约 300 个物种得到了完全驯化 [2、3、5]。目前，整合考古学、遗传学和基因组学证据的模型表明，驯化是一个多阶段过程，包括（i）开始栽培，（ii）所需等位基因频率的增加，（iii）驯化种群的形成，以及最后（iv）有意识的繁殖。尽管如此，由于存在多次驯化事件，并且驯化后与祖先物种的交换频繁，因此描绘许多物种的驯化历史非常复杂[6-8]。此外，值得注意的是，一些物种如Oryza nivara和巴西坚果是在没有驯化的情况下栽培的，并且对于与初始选择相关的遗传瓶颈已经有了深刻的分析[9]。总之，这些研究极大地增进了我们对性状进化的理解，并为驯化过程中的趋同进化和平行进化提供了相当多的见解[10]。例如，留绿基因 SGR 是一系列物种种子休眠的基础[11]，番茄 (Solanum lycopersicum) 和辣椒 (Capsiscum annum) 中果实重量数量性状基因座子集映射到同一基因组区域[12]，水稻 (Oryza sativa)、高粱 (Sorghum bicolor)、大麦 (Hordeum vulgare) 和小米 (Pennisetum glaucum) 的糯谷物改良性状均是由 Waxy 基因直系同源物的不同突变定义的[2]。与此相反，尽管最初认为驯化综合征经典性状的出现（如谷物种子落粒性的丧失）是平行进化的情况[13]，但最近的遗传图谱研究表明，多种性状往往与非同源基因有关[14]。例如，玉米（Zea mays）的典型驯化基因 TEOSINTE BRANCHED 1（tb1）[15] 对粟的分枝影响较小[16]，甚至在不同的大麦谱系中，不同的
布巴内斯瓦尔·普拉丹 (Bhubaneswar Pradhan) 博士
1. Chandrasekhar, K.、Pradhan, B.、Roychowdhury, R.、Dubey, VK 2021. 通过基因操作改良小麦（Triticum spp.）；在：转基因作物的现状、前景和挑战，由 Kishor, PB Kavi, Rajam, MV、Pullaiah, T. 编辑。Springer Singapore（已接受出版），ISBN 978-981-15-5897-9_3。https://doi.org/10.1007/978-981-15-5897-9_3 2. Chakraborty, K.、Mondal, S.、Ray, S.、Samal, P.、Pradhan, B.、Chattopadhyay, K.、Kar, MK、Swain, P.、Sarkar, RK 2020。组织耐受性与离子鉴别相结合可以最大程度地降低水稻耐盐性的能量成本。植物科学前沿：11。265 https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2020.00265。3. Pradhan, B., Chakraborty, K., Prusty, N., Deepa, Mukherjee, A., Chattopadhyaya, K., Sarkar, RK 2019。高分辨率叶绿素荧光成像系统证明了耐盐和部分淹没复合胁迫的水稻基因型的区分和表征。功能植物生物学：46 (3), 248-261。https://doi.org/10.1071/FP18157。 4. Pradhan, B., Jangid, K., Sarwat, M., Bishi, SK 2019 . 组蛋白在叶片衰老过程中的作用：在：植物衰老信号传导，作者：Sarwat M 和 Tuteja N. Academic Press，第 187-197 页，ISBN 9780128131879。https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813187-9.00011-1。5. Prusty, N # ., Pradhan, B # ., Deepa., Chattopadhyaya, K., Patra, BC, Sarkar, RK 2018 . 耐洪水和盐分胁迫综合影响的新型水稻（Oryza sativa L.）种质。印度植物遗传资源杂志：31 (3), 260-269。（# 共同第一作者，同等贡献）。6. Vijayan, J.、Senapati, S.、Ray, S.、Chakraborty, K.、Molla, KA、Basak, N.、Pradhan, B.、Yeasmin, L.、Chattopadhyay, K. 和 Sarkar, RK 2018。转录组学和生理学研究确定了水稻发芽阶段耐受缺氧的线索。环境与实验植物学：147，234-248。doi.org/10.1016/j.envexpbot.2017.12.013。7. Pradhan, B.、Tien VV、Dey, N.、Mukherjee, SK 2017。双生病毒 DNA 复制的分子生物学：病毒复制中。 Avidscience 出版物。第 2-34 页。http://www.avidscience.com/book/viral-replication/。8. Pradhan, B.、Naqvi, AR、Saraf, S.、Mukherjee, SK、Dey, N. 2015 年。番茄卷叶新德里病毒 (ToLCNDV) 反应性新型微小 RNA 在番茄中的预测和表征。病毒研究。195，183-195。doi：10.1016/j.virusres.2014.09.001。
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
气候智能型番茄的基因组设计
摘要 番茄是世界上第一种被食用的蔬菜。它生长在非常不同的条件和地区，主要用于加工番茄的田间，而新鲜市场番茄通常在温室中生产。番茄面临着许多环境压力，包括生物压力和非生物压力。如今，许多新的基因组资源可用，从而加速了遗传进程。在本章中，我们将首先介绍培育气候智能型番茄的主要挑战。我们将介绍与生产力、果实质量和对环境压力的适应有关的育种目标，特别关注气候变化如何影响这些目标。在第二部分中，将介绍可用的遗传和基因组资源。然后将讨论传统和分子标记育种技术。然后将特别关注生态生理建模，这可能构成定义适应育种目标的新理想型的重要策略。最后，我们将说明如何实施新的生物技术工具以及如何使用它们来培育气候智能型番茄。 关键词：番茄，育种，生产力，生物胁迫，非生物胁迫，理想型，建模 1 简介 番茄是继马铃薯之后世界上第一种被食用的蔬菜。它已成为许多国家的重要食品。番茄主要有两种品种：用于加工业的有限生长番茄，仅在露地生产；用于新鲜市场的无限生长品种，可在从露地到受控条件的温室等各种条件下种植。番茄，Solanum lycopersicum L.，与马铃薯、茄子和辣椒同属茄科。它是一种自花授粉作物，具有中等大小（950 Mb）的二倍体（2n=2x=24）基因组。2012 年发表了一个高质量的参考基因组序列（番茄基因组联盟，2012 年）。番茄原产于南美洲，还有 12 种野生近缘种，可与栽培番茄品种杂交。存在几个大型遗传资源集合，这些基因库中保存了 70,000 多个品种。这些集合还包括科学资源，例如突变体集合或分离种群。长期以来，番茄也是遗传分析的典型物种。许多诱导重要表型变异的突变被发现并被克隆，许多抗病基因的功能也得到了表征。番茄也是果实发育和生理学的典型物种。它易于转化，是第一种生产和销售的转基因食品（Kramer 和 Redenbaugh，1994 年）。在本章中，我们将首先介绍培育气候智能番茄的主要挑战。与生产力相关的育种目标，我们将介绍水果品质和对环境压力的适应性，特别关注气候变化如何影响这些目标。第二部分将介绍可用的遗传和基因组资源。然后讨论传统和分子标记育种技术。然后，我们将特别关注生态生理建模，这可能是定义适应育种目标的新理想型的重要策略。最后，我们将说明如何实施新的生物技术工具以及如何将其用于培育气候智能型番茄。
与西红柿，香蕉相关的致病细菌的隔离和鉴定，
摘要：新鲜水果和蔬菜是健康饮食的重要组成部分，但由于微生物污染而经常与食源性疾病有关。因此，本文的目的是隔离和鉴定与西红柿（豆lycopersicum），香蕉（Musaspp。），菠菜（Spinacia oleracea）和秋葵（Abelmoschus esculentus）通常在尼日利亚Kwarra State的旧市场上出售，使用标准微生物技术。新鲜农产品的细菌负荷范围为0.7 x -1.8 x，在变质农产品中的3.3 x -7.0 x范围内。在变质的农产品中，总细菌负荷较高，宠坏的香蕉记录7.0×10 cfu/ml，而新鲜的Okra的细菌载荷的最低细菌载荷为0.7×10×10 cfu/ml。形态学和生化分析确定了大肠杆菌，沙门氏菌属。，肺炎克雷伯氏菌，金黄色葡萄球菌，铜绿假单胞菌，枯草芽孢杆菌和肠杆菌的生气器。克雷伯氏菌肺炎是最普遍的物种，发生在66.67％的香蕉样品中，菠菜样品的33.33％和33.33％的番茄样品。这些发现突出了新鲜和变质农产品的严重微生物污染，强调了与食用原始或最少加工的水果和蔬菜相关的潜在健康风险。该研究强调了在处理，存储和销售期间改善卫生实践的需求，以及实施定期的微生物监测，以确保当地市场的食品安全。版权策略：©2024。作者保留了版权和授予Jasem首次出版的权利。（2024）。J. Appl。doi：https：//dx.doi.org/10.4314/jasem.v28i12.16许可证：CC-BY-4.0开放访问策略：Jasem发表的所有文章均为开放式访问文章，并且可以免费下载，复制，重新分发，reporstribute，repost，repost，repost，compost，compost，translate，translate和read。只要引用了原始文章，就可以在未经许可的情况下重复使用本文的任何部分。将本文列为：Abdulrahaman，F。B;穆罕默德（J）； Abdulkareem，T。Z。与西红柿，香蕉，菠菜和秋葵相关的致病细菌的隔离和鉴定，通常在尼日利亚夸拉州的旧市场出售。SCI。 环境。 管理。 28（12）4067-4071日期：收到：2024年10月22日；修订：2024年11月20日；接受：2024年12月8日；出版：2024年12月18日关键字：细菌分离株；水果;蔬菜;大肠杆菌；金黄色葡萄球菌水果和蔬菜是健康饮食的基本成分，提供了丰富的养分供应，例如纤维，维生素和维持整体健康至关重要的矿物质（Kaparapu等人，2020年）。 他们的消费与许多健康益处有关，包括急性和慢性病的风险降低，例如心血管疾病，癌症和骨质疏松症（Hodder等，2020）。 全球卫生组织强调了每日水果和蔬菜消费促进幸福感和预防疾病的重要性（Aune ETSCI。环境。管理。28（12）4067-4071日期：收到：2024年10月22日；修订：2024年11月20日；接受：2024年12月8日；出版：2024年12月18日关键字：细菌分离株；水果;蔬菜;大肠杆菌；金黄色葡萄球菌水果和蔬菜是健康饮食的基本成分，提供了丰富的养分供应，例如纤维，维生素和维持整体健康至关重要的矿物质（Kaparapu等人，2020年）。他们的消费与许多健康益处有关，包括急性和慢性病的风险降低，例如心血管疾病，癌症和骨质疏松症（Hodder等，2020）。全球卫生组织强调了每日水果和蔬菜消费促进幸福感和预防疾病的重要性（Aune ET