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CRISPR-Cas9 编辑咖啡酰莽草酸酯酶 1 和 2 显示了它们在 Populus tremula × P. alba 木质化中的重要性和部分冗余
摘要 木质素是位于细胞壁的芳香族聚合物，可为木质组织提供强度和疏水性。木质素单体通过苯丙烷途径合成，其中咖啡酰莽草酸酯酶 (CSE) 将咖啡酰莽草酸转化为咖啡酸。在这里，我们探讨了两种 CSE 同源物在杨树 (Populus tremula 9 P. alba) 中的作用。报告系显示 CSE1 和 CSE2 启动子赋予的表达相似。CRISPR-Cas9 产生的 cse1 和 cse2 单突变体具有野生型木质素水平。尽管如此，CSE1 和 CSE2 并非完全冗余，因为两个单突变体都积累了咖啡酰莽草酸。相比之下，cse1 cse2 双突变体的木质素减少了 35%，并导致相关的生长损失。降低木质素含量意味着在糖化程度有限的情况下，纤维素转化为葡萄糖的转化率增加了四倍。双突变体的酚类分析显示，代谢变化很大，除了咖啡酰莽草酸外，还包括对香豆酰、5-羟基阿魏酰、阿魏酰和芥子酰莽草酸的积累。这表明 CSE 具有广泛的底物特异性，这已通过体外酶动力学得到证实。总之，我们的结果表明，在羟基肉桂酰-莽草酸水平上，苯丙烷类途径中存在一条替代途径，并表明 CSE 是改善生物精炼植物的有希望的目标。
苯丙烷代谢的进化
图1。Mizutani等人编辑的肉桂酸/单胞醇途径和衍生型苯丙烷的示例，“学习植物化学的基础知识”。酶缩写：4Cl，4-Coumaroyl CoA连接酶； c3'h，p -coumaroyl shikimate/quinate 3-羟化酶； C4H，肉桂4-羟化酶； CAD，肉桂醇脱氢酶； ccOaomt，咖啡因coA o-甲基转移酶； CCR，肉桂二氧化碳减少； comt，caffeate o -methyltransferase; CSE，咖啡酰shikimate酯酶； F5H，试染5-羟化酶； HCT，羟基nnamoyl COA：光泽羟基霉素转移酶； PAL，苯丙氨酸氨裂解酶；塔尔，酪氨酸氨裂解。
甘蔗渣水解液绿色生产咖啡酸的共培养体系开发
咖啡酸（CA）是一种广泛用于药物和食品领域的酚酸化合物。然而，CA 的有效合成通常受限于单个微生物平台的资源。本文开发了一个跨界微生物联盟，以大肠杆菌和甘油假丝酵母为底盘，从甘蔗渣水解液中合成 CA。在上游大肠杆菌模块中，通过强化莽草酸合成途径和阻断莽草酸代谢来提高莽草酸的积累，为下游 CA 合成模块提供前体。在下游甘油假丝酵母模块中，通过增加胞质辅因子 FAD(H 2 ) 的供应来提高对香豆酸向 CA 的转化。此外，ABC 转运蛋白相关基因的过表达促进了 CA 的外排并增强了菌株对 CA 的抗性，使 CA 滴度从 103.8 mg/L 显著提高到 346.5 mg/L。随后，通过优化该跨界微生物联合体中菌株SA-Ec4和CA-Cg27的接种比例，CA产量提高至871.9 mg/L，较单培养菌株CA-Cg27提高了151.6%。最终，在5 L生物反应器中，以混合糖和甘蔗渣水解液为原料，通过优化共培养体系，获得CA产量分别为2311.6和1943.2 mg/L，较出发菌株提高了17.2倍和14.6倍。本研究开发的跨界微生物联合体为利用廉价原料生产其他芳香化合物提供了参考。
在鸦片罂粟
在罂粟中产生的苄基喹啉生物碱（偏倚）已证明可以治愈患有各种疾病的患者。因此，他们在草药制药行业中拥有不可或缺的地位。尽管采用了几种大规模生产偏见的方法，但罂粟仍然是唯一目的的平台。与植物中产生偏见相关的唯一缺点是它们的数量很少。因此，招募提高其水平的策略被认为是必要的。到目前为止使用的所有方法都可以增强最大两个偏差。因此，如果使用这些方法，则必须花费大量时间和预算来综合所有偏见。因此，对同时增加所有偏见内容的策略的开发在商业上更有效且节省时间，从而避免了解决每种化合物的生物合成途径的费力步骤。暴露于生物和非生物性引起的人，开发合成自动四倍体，旋转转录因子的过表达，形成人工质的代谢剂以及在Shikimate途径和miRNA中抑制基因的策略是将Opoppy poppy变成多功能性生产的策略，使其成为多功能的生产和群众的群体。最后三种策略从未应用于BIA生物合成途径。
使用更新的橄榄 F2 'Koroneiki' 连锁图首次对低活力性状的 QTL 进行定位
橄榄树 ( Olea europaea L. ) 是地中海盆地农业的特色，它在适应高密度果园和机械化栽培方面面临着挑战。这项研究解决了一个关键问题：控制树木大小以提高橄榄种植的效率和可管理性。利用基因作图方法，我们已鉴定出与橄榄树低活力性状相关的重要数量性状位点 (QTL) 和候选基因。我们对 ' Koroneiki ' F2 后代的研究已确定了一个与树干基部直径相关的 QTL——根据形态测量，该性状与植物高度相关。结果强调这些性状受到强大的遗传控制，并且随着时间的推移观察到一致的相关性。我们确定了两个候选基因——酸性磷酸酶 1、莽草酸 O-羟基肉桂酰转移酶和可能与钙反应蛋白相关的 SNP 标记——每个候选基因都可能与植物激素相互作用从而影响生长。控制橄榄树的大小面临着若干挑战，包括大小和活力等多基因性状的遗传复杂性以及有限的砧木选择。通过将参考基因组与我们的基因分析相结合，我们提供了一种概念上的进步，与传统方法相比，它可以大大加快育种时间表。尽管由于橄榄遗传学的复杂性和该物种对转化的顽固性，基因组编辑在未来仍然是一种可能性，但我们的研究为指导未来的育种计划奠定了基础。通过针对已确定的候选基因，这项研究代表着朝着选择新的低活力基因型和砧木迈出了关键的一步，为橄榄种植的创新做出了贡献。
BMI 介导的草甘膦暴露与动脉粥样硬化性心脏病风险增加之间的关联：一项大规模横断面研究
动脉粥样硬化性心血管疾病是指脂肪和纤维物质在动脉内膜堆积，形成斑块并逐渐侵入动脉管腔，最终导致组织缺血和心脏和血管的一系列病理改变[1]。动脉粥样硬化心血管疾病是全球死亡的主要原因，据统计，2015年有超过1700万人死于动脉粥样硬化心血管疾病，约占总死亡人数的1/3[1]。动脉粥样硬化心血管疾病的危险因素很多，不良的饮食和生活习惯、基础疾病等因素会加速动脉粥样硬化心血管疾病的发生和进展[2]。由于动脉粥样硬化心血管疾病的死亡率极高且预后不良，因此预防其发病、减缓其进展至关重要。近年来，环境污染等问题日益严峻，越来越多的证据表明环境污染物的暴露与动脉粥样硬化心血管疾病的进展存在相关性[3]。草甘膦又名 N-膦甲基甘氨酸，是草甘膦类除草剂的主要有效成分 [4]。由于其广谱活性和有效的杂草抑制作用，该类除草剂目前在 140 个国家和地区使用，是全球使用最广泛的除草剂 [5]。草甘膦类除草剂的广泛使用导致草甘膦广泛暴露，可在空气、食物、土壤和水中检测到 [6]。环境中的草甘膦可通过皮肤接触、吸入和食入等各种途径进入人体 [7]。以前人们认为，尽管草甘膦在环境中暴露，但它对人体健康的危害很小，因为其除草作用主要抑制植物中的莽草酸途径，而该途径在脊椎动物中并不存在 [5]。然而，随着研究的进展，越来越多的证据表明草甘膦对脊椎动物也有不利影响。一项关于豚鼠的研究发现，草甘膦损害了它们的生长和生殖功能[8]。另一项关于虹鳟鱼的研究发现，长期暴露于环境中低浓度的草甘膦会影响其后代的发育和代谢[9]。此外，近年来进行的几项大规模横断面研究表明，草甘膦与糖尿病、抑郁和肝功能障碍等不良事件显著相关[10-12]。但目前关于草甘膦与ASCVD之间关联的研究有限。经查阅文献，我们仅发现将草甘膦暴露与心血管疾病（CVD）联系起来的报道，并且这些报道得出了负面结果[13]。同样，现有关于有机磷（OP）暴露与心血管疾病之间关联的研究也得出了相互矛盾的结论。缅甸的一项研究表明，长期接触有机磷农药的工人患心血管疾病的风险显著高于未接触有机磷农药的工人[14]。相反，美国的一项横断面研究结果表明，长期接触有机磷农药与心血管疾病之间无统计学显著相关性。