为了生成基因编辑的无转基因大豆植物,设计了多个 sgRNA(单向导 RNA),并将其用于靶向 GmNF-YC4-1(Glyma.06G169600)启动子中的不同区域。使用农杆菌介导的转化将 Cas9 和多达六个向导 RNA 表达盒引入稳定转化的大豆植物中。使用 PacBio DNA 序列分析检测了 GmNF-YC4 启动子中含有缺失的 T0 植物。使用 PCR 分析和 DNA 测序检查了由 T0 植物自花授粉产生的 T1、T2 和 T3 植物,以识别缺失纯合且未继承含有 T-DNA 的基因编辑机制的品系。通过定量 PCR 测定 T-DNA 的存在与否以确定拷贝数。已经(或将)使用至少六对 PCR 引物对在拷贝数测定中未显示 T-DNA 拷贝的大豆品系进行 T-DNA 存在与否的检查,以调查大豆基因组中是否存在 T-DNA 载体序列。如果发现基因组中存在 T-DNA 载体序列,则将大豆品系与未转化大豆进行杂交,并选择包含预期的 NF-YC4 启动子缺失且不包含任何 T-DNA 载体序列的后代。
1 奥本大学兽医学院病理生物学系,阿拉巴马州奥本 36849,美国 2 同济大学生命科学与技术学院,上海,中国 3 德克萨斯 A&M 大学兽医学与生物医学学院兽医整合生物科学系,德克萨斯州大学城 77843,美国 4 上海交通大学医学院上海精准医学研究所、上海市第九人民医院整形重建外科,上海,中国 5 德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校医学院南德克萨斯糖尿病与肥胖研究所和人类遗传学系,德克萨斯州布朗斯维尔 78520,美国 6 阿拉巴马农业实验站,阿拉巴马州奥本 36849,美国 7 HudsonAlpha 生物技术研究所,阿拉巴马州亨茨维尔 35806,美国 † 通讯作者:王旭 电话:(334) 844-7511 传真:(334) 844-2618 电子邮件:xzw0070@auburn.edu ORCID:0000-0002-7594-5004 共同作者电子邮件地址:XX,xzx0019@auburn.edu;PBS,psamollow@cvm.tamu.edu,WC,wzc0047@auburn.edu;RM,Richard.Metz@ag.tamu.edu;CZ,zhangchao@shsmu.edu.cn;ACL,ana.leandro@utrgv.edu;JLV,john.vandeberg@utrgv.edu。 运行标题:实验室负鼠的种群遗传学 关键词:Metatheria、有袋动物、SNP 发现、遗传多样性、种群结构
根结线虫 (RKNs, Meloidogyne spp.) 会导致番茄严重减产。番茄中的 Mi-1.2 基因可产生对番茄种植区普遍存在的根结线虫种 M. incognita 、 M. arenaria 和 M. javanica 的抗性。然而,这种抗性会在土壤温度较高(>28°C)时失效。因此,必须寻找新的抗源并将其纳入商业育种计划。我们鉴定出一种番茄品系 MT12,它不含有 Mi-1.2,但在 32°C 土壤温度下对 M. incognita 具有抗性。通过将抗性品系与易感品系 MT17 杂交产生了 F 2 作图群体;分离比表明抗性是由单个显性基因赋予的,该基因被称为 RRKN1(抗根结线虫 1)。使用 111 个竞争等位基因特异性 PCR (KASP) 标记对 RRKN1 基因进行定位并对其进行了表征。连锁分析表明,RRKN1 位于 6 号染色体上,侧翼标记将该基因座置于 270 kb 间隔内。这些新开发的标记可以帮助聚合 R 基因并产生在高土壤温度下对 RKNs 具有抗性的新型番茄品种。
作物遗传多样性和种群结构评估对于标记性状关联、标记辅助育种和作物种质保护至关重要。我们分析了一组 285 个硬粒小麦种质,其中包括 215 个埃塞俄比亚硬粒小麦地方品种、10 个已发布的硬粒小麦品种、10 个来自埃塞俄比亚的先进硬粒小麦品系和 50 个来自 CIMMYT 的硬粒小麦品系。我们分别基于 11,919 个已知物理位置的 SNP 标记,调查了整个小组以及 215 个地方品种的遗传多样性和种群结构。整个小组聚类为两个种群,一方面主要代表地方品种,另一方面主要代表已发布的、先进和 CIMMYT 品系。对地方品种的进一步种群结构分析发现了 4 个亚群,强调了埃塞俄比亚硬粒小麦地方品种中高度的遗传多样性。基于两组群体结构的 AMOVA 分析表明,群体间和群体内均存在显著 (P < 0.001) 的变异。两组群体内的总变异 (81%、76%) 高于群体间的总变异 (19%、24%)。基于群体结构分析的全组和埃塞俄比亚地方品种的遗传分化 (FST) 和基因流 (Nm) 分别为 0.19 和 0.24、1.04 和 0.81,表明遗传分化程度高,基因流有限。多样性指数证实,地方品种组 (I = 0.7、He = 0.46、uHe = 0.46) 比高级品系 (I = 0.6、He = 0.42、uHe = 0.42) 更具多样性。同样,也观察到地方品种群内的差异。总之,我们发现埃塞俄比亚硬粒小麦地方品种具有很高的遗传多样性,这可能是国家和国际小麦改良计划的目标,以利用其宝贵的特性来对抗生物和非生物胁迫。
转基因斑马鱼模型可有效用于研究内分泌干扰化学物质 (EDC) 的影响;从而了解其作用机制。然而,鉴于已报道的斑马鱼品系在遗传、生理和行为层面存在差异;在使用这些转基因模型进行 EDC 测试之前应谨慎行事。在本研究中,我们在不同的转基因和/或突变斑马鱼品系中进行了一系列实验,以进行 EDC 测试:casper、cyp19a1a-eGFP、cyp19a1a-eGFP-casper、cyp11c1-eGFP、cyp11c1-eGFP-casper。评估了一些常用于 EDC 测试的行为特征以及一些生化和生殖生理终点,并将其与 WT AB 斑马鱼中获得的进行比较,以确保转基因插入和/或突变不会对鱼的基础生殖生理或行为产生负面影响。
核型是指基因组构成一组染色体的结构。物种间的核型差异预计会阻碍各种生物过程,如染色体分离和减数分裂染色体配对,从而可能导致不相容性。核型可以在近缘物种之间甚至同一物种的不同种群之间迅速变化。然而,人们对驱动核型进化的力量了解甚少。在这里,我们描述了从塞舌尔群岛分离出来的果蝇品系的独特核型。该品系丢失了 X 染色体上的核糖体 DNA (rDNA) 位点。由于 Y 染色体是唯一其他携带 rDNA 的染色体,所以所有雌性都携带至少一条 Y 染色体作为 rDNA 的来源。有趣的是,我们发现该品系还携带一条截短的 Y 染色体 (YS ),尽管它无法支持男性生育能力,但它在种群中稳定维持。我们的建模和细胞学分析表明,Y 染色体对雌性适应度的负面影响大于 YS 染色体。此外,我们生成了一个独立的菌株,该菌株缺乏 X rDNA,其核型为 XXY 雌性和 XY 雄性。该菌株迅速进化出多种核型:两个新的截短 Y 染色体(类似于 YS ),以及两个独立的 X 染色体融合,其中包含 Y 衍生的 rDNA 片段,从而消除了雌性对 Y 染色体的依赖。考虑到罗伯逊融合经常发生在人类的 rDNA 基因座上,我们提出 rDNA 基因座不稳定性可能是核型进化的驱动力之一。
与大多数真核生物一样,植物携带父本和母本双重基因组。有性生殖允许遗传信息的混合,从而产生多样性,从而可以培育出具有改良农艺性状的新植物品种。然而,植物育种过程通常需要具有固定遗传物质的纯合系或自交系,以评估各种基因组合的性能。在传统育种中生成这些品系是一个耗时的过程,需要多代自交。生产双单倍体植物是获得基因组纯合品系的捷径,只需两代而不是六代或更多代即可实现 1 。玉米育种从这种双单倍体技术中受益匪浅,这要归功于单倍体诱导品系,它可以诱导种子中单倍体胚的形成 1 ( 图 1a )。胚胎发芽成携带一组母体染色体 1 的单倍体幼苗。最近,单倍体诱导系也被巧妙地重新利用,成为将基因组编辑机制引入难以转化的商业作物品种的有力工具 1,2 。尽管是植物育种和研究应用中的有力工具,但植物体内单倍体诱导的分子基础仍然不完整 1 。在本期《自然植物》杂志上,Li 等人 3 发现,突变磷脂酶 D3 基因 (ZmPLD3) 可以诱导母体单倍体胚胎,这为了解这一有趣且有用的生物过程提供了新的思路。
入选候选人需要开发组织培养和转化方案以及基因组编辑工具,以开发改良作物品种。入选候选人还需要参与正在进行的组织培养实验、载体构建、基因组编辑品系的分子和表型评估。
大鼠被广泛用作小动物模型。过去二十年出现了许多基因工程大鼠模型,近年来基因特异性核酸酶的出现加速了它们的产生。本综述涵盖了用于产生基因工程大鼠品系的技术和进展,以及它们在更广泛地开发大鼠模型中的应用,例如条件性敲除和报告基因品系。此外,还讨论了尚待在大鼠中探索的基因组编辑技术。本综述还特别关注了已经进行了大量研究的两个领域:人类遗传疾病和免疫系统分析。在这两个领域中对模型进行了详细描述,并强调了大鼠模型相对于现有的相应小鼠模型的竞争优势。本综述的目的是全面描述大鼠模型在解决特定科学问题方面的优势和潜力,并描述用于开发新项目的最佳基因组工程工具。
稻米的香味是决定其可接受性和市场竞争力的关键品质性状。对稻米香味的深入研究发现,甜菜碱醛脱氢酶(OsBADH2)的突变导致稻米产生香味。CRISPR/Cas9 系统等基因编辑技术为通过定点诱变加速改善稻米品质开辟了新途径。在本研究中,我们利用 CRISPR/Cas9 工具创建 OsBADH2 的新等位基因,从而将香味引入优良非芳香水稻品种 ASD16。使用针对 OsBADH2 第 7 外显子中 sgRNA 侧翼区域的引物对假定的转化子进行 PCR 分析,发现 T 0 代中有 37.5% 的潜在多等位基因突变。对 T 0 系叶片进行感官评价测试,鉴定出属于五个独立产生香味事件的十三个系。这些芳香 T 0 系的序列分析确定了 22 种不同类型的突变,这些突变位于 sgRNA 区域的 -17 bp 至 +15bp 范围内。品系 #8-19 中的 -1/-2 bp 缺失和品系 #2-16 中的 -8/-5 bp 缺失产生了强烈的香气,并且该表型在 T 1 代中稳定遗传。比较挥发性谱检测发现品系 #8-19 的 T 1 子代谷粒中存在新的芳香化合物,即吡咯烷、吡啶、吡嗪、吡嗪和吡唑。这项研究证明了使用 CRISPR/Cas9 创造 OsBADH2 的新等位基因可将香气引入任何非芳香水稻品种。