多倍体在禾本科植物中很常见,对传统育种提出了挑战。基因组编辑技术绕过了杂交和自交,能够在一代中对多个基因拷贝进行有针对性的修改,同时保持许多多倍体基因组的杂合背景。巴哈草(Paspalum notatum Flügge ́;2 n =4 x =40)是一种无融合生殖的四倍体 C4 物种,在美国东南部广泛种植,作为肉牛生产和公用事业草坪的饲料。叶绿素生物合成基因镁螯合酶(MgCh)被选为在四倍体巴哈草中建立基因组编辑的快速读出目标。含有 sgRNA、Cas9 和 npt II 的载体通过基因枪法递送到愈伤组织培养物中。通过基于 PCR 的检测和 DNA 测序对编辑植物进行了表征,并观察到高达 99% 的 Illumina 读数的诱变频率。野生型 (WT) 巴哈草的测序显示,MgCh 的序列变异水平很高,这可能是因为存在至少两个拷贝,可能包含八种不同的等位基因,包括假基因。MgCh 突变体表现出明显的叶绿素消耗,叶片绿度降低了 82%。两种品系显示出随时间推移的编辑进展,这与体细胞编辑有关。获得了嵌合 MgCh 编辑事件的无融合生殖后代,并允许在一系列叶绿素消耗表型中识别出统一编辑的后代植物。高度编辑的突变体的 Sanger 测序显示 WT 等位基因的频率升高,可能是由于频繁的同源定向修复 (HDR)。据我们所知,这些实验是首次报道将基因组编辑应用于多年生暖季草皮或牧草。该技术将加速巴哈草品种的开发。
菊花含量,东亚本地的一种物种众所周知,是耕种的菊花的祖细胞之一,该物种以其观念和药用价值而生长。先前关于菊花的基因组研究在分析该植物谱系时,很大程度上忽略了质体基因组(质体)和线粒体基因组(有丝分裂基因组)的动力学。在这项研究中,我们测序并组装了二倍体和四倍体C的质体和有丝分裂组。芳香。我们使用了来自27种具有质体和有丝分裂组完整序列的数据,以探索细胞器基因组之间序列演化的差异。二倍体和四倍体C中的细胞器基因组的大小和结构通常相似,但四倍体C. indimum和C. indimum var。芳香族在有丝分裂组中包含独特的序列,这些序列还包含先前未描述的开放式阅读框(ORF)。跨菊花有丝分裂组的结构变化很大,但是从质体转移到有丝分裂基因组的序列得到了保存。最后,有丝分裂基因组和质子基因树之间观察到的差异可能是这两个基因组中基因之间序列演化速率差异的结果。总共提出的发现大大扩展了研究菊花细胞器基因组进化的资源,并可能在将来可以应用于保护,育种和基因库。
b'magic-角角扭曲的双层石墨烯可容纳各种有趣的物质状态,包括非常规的超导状态。但是,这种材料可以形成全新的物质状态吗?在本次演讲中,我将讨论两种不同类型的电子冷凝物的可能出现,它们超出了BCS耦合范式。这些是由典型的四元素形成的冷凝物,在电子对之间没有相干性,而是对成对对之间的相干性。通过使用大型蒙特卡洛模拟在魔术角扭曲的低能有效模型[1]中,我们表明,取决于超导地面状态,费米式四倍体置置供应量可以作为遗传相吻合。由四个破坏时间逆转对称性的电子形成,通常出现在超导过渡上方[2]。相反,如果基态是列明超导体,则我们的数值模拟表明,该系统在正常金属相中熔化之前表现出电荷4E相[3]。这表明扭曲的双层石墨烯是稳定和观察这些新型量子状态的理想平台。
中国樱桃(Prunus pseudocerasus)是中国主要的核果作物之一,具有十分重要的意义。然而,由于缺乏高质量的基因组资源,人工改良其性状和遗传分析具有挑战性,这主要归因于难以解析其四倍体和高度杂合的基因组。在此,我们使用 PacBio HiFi、Oxford Nanopore 和 Hi-C 组装了品种‘诸暨短柄饼’的染色体水平、单倍型解析基因组,包含 993.69 Mb,组装成 32 条假染色体。单倍型内比较分析揭示了广泛的基因组内序列和表达一致性。系统发育和比较基因组分析表明,P. pseudocerasus 是一个稳定的同源四倍体物种,与野生的 P. pusilliflora 密切相关,两者大约在 1834 万年前分化。与其他李属植物类似,樱桃也经历了一次常见的全基因组复制事件,该事件发生在大约 1.3996 亿年前。由于果实硬度低,樱桃不适合长距离运输,从而限制了其在中国的快速发展。在成熟果实阶段,樱桃品种‘诸暨短柄梨’的硬度明显低于樱桃品种‘黑珍珠’。硬度的差异归因于果胶、纤维素和半纤维素含量变化的程度。此外,比较转录组分析发现了两个参与果胶生物合成的基因 GalAK-like 和 Stv1,这可能是造成‘诸暨短柄梨’和‘黑珍珠’果实硬度差异的原因。PpsGalAK-like 和 PpsStv1 的瞬时转化会增加原果胶含量,从而提高果实硬度。我们的研究为中国樱桃功能基因组学研究和重要园艺性状的提升奠定了坚实的基础。
PDMS Poly(dimethylsiloxane) P(DMS- co -HMS) Poly(dimethylsiloxane- co -methylhydrosiloxane) PE Polyethylene PEG Poly(ethylene glycol) PMMA Poly(methyl methacrylate) PP Polypropylene PPG Poly(propylene glycol) PPM Post-polymerization modification PPO Poly(propylene氧化物)PTMEG聚(四甲基乙醚乙醚)ptmeg-u up-u up-u up-u up-upyechelic聚(四甲基二甲基乙醚)PTMEG-u甘油PTMEG-ptmeg-ptmeg ptmeg ptmeg ptmeg ptmeg ptmeg ptmeg氧化物)聚(四甲基甲基乙醚) acrylate SET-LRP Single electron transfer living electron polymerization SPM Supramolecular polymer materials TEG Tetraethyleneglycol T g Glass transition temperature TMS Trimethylsilyl TPE Thermoplastic elastomer UPy 2-Ureido-4-pyrimidinone (UP) 3 T UPy-terminated three-arm siloxane oligomers UPy-MA UPy-methacrylate
1 谷物和工业作物研究中心,农业经济研究与分析委员会 (CREA),意大利福贾,2 生命科学系,摩德纳和雷焦艾米利亚大学,雷焦艾米利亚,意大利,3 土壤、植物和食品科学系 (Di.SSPA),巴里“Aldo Moro”大学,意大利巴里,4 国际玉米和小麦改良中心 (CIMMYT),墨西哥,5 国际干旱地区农业研究中心 (ICARDA),摩洛哥拉巴特,6 植物病理学系,华盛顿州立大学,美国华盛顿州普尔曼,7 小麦健康、遗传学和质量研究组,美国农业部 - 农业研究服务局 (USDA-ARS),美国华盛顿州普尔曼,8 可持续农业研究所,Consejo Superior de Investigaciones Cientí西班牙科尔多瓦CSIC植物病理学系,9 美国明尼苏达州圣保罗市明尼苏达大学植物病理学系
图1.1:随着时间的推移,动态背景四倍的机器人的质量一直在减少。来自开放动态机器人倡议的独奏-8机器人是2.2 kg的当前记录持有人[13]
甜罗勒(Ocimum basilicum L.)是一种世界范围内种植的著名烹饪香草,但其用途不仅限于厨房,还可用于传统医学、化妆品和园艺。迄今为止,由于缺乏可用的参考基因组,先进的分子育种方法的应用受到了限制。我们提供了品种“Perrie”的甜罗勒基因组的草图,该品种是一种新鲜采摘的热那亚型罗勒。基因组测序表明,罗勒是一种四倍体生物,基因组大小为 2.13 Gbp,组装在 12,212 个支架中,其中 90% 以上的组装由 107 个支架组成。大约 76% 的基因组由重复元素组成,其中大多数是长末端重复序列。我们构建并注释了 62,067 个蛋白质编码基因,并确定了它们在不同植物组织中的表达。我们分析了目前已知的苯丙烷类挥发性物质的生物合成基因。我们证明了参考基因组对于在四倍体和基因冗余的背景下全面了解这一重要途径的必要性。在设计基于 CRISPR: Cas9 的基因组编辑研究时,完整的参考基因组对于克服这种冗余和避免脱靶至关重要。这项工作有望开发快速准确的育种工具,为农民提供更好的品种,为消费者提供更好的产品。
*通讯作者:yalin@sinica.edu.tw † 资深作者 C.-SL、Y.-CL、JS 和 M.-CS 构思并设计了实验。C.-TH 和 Y.-HY 进行了 CRISPR-Cas9 实验。C.-TH、Y.-HY、Q.-WC、J.-JY 和 F.-HW 进行了原生质体再生、细胞生物学、分子生物学和靶向诱变实验。SL 进行了 SpCas9 纯化。Y.-LW 进行了 WGS 文库制备和 qPCR 分析。P.-XZ、T.-LW 和 Y.-CL 进行了生物信息学分析。Y.-HC、C.-TH、C.-SL、Q.-WC 和 F.-HW 进行了病毒相关分析。C.-TH 进行了细胞生物学。C.-TH 和 S.-IL 进行了嫁接。 JS、M.-CS、Y.-CL 和 C.-SL 在所有合著者的帮助下撰写了手稿。所有作者都阅读并批准了最终稿件。根据作者须知 (https://academic.oup.com/plphys/pages/General-Instructions ) 中所述的政策,负责分发与本文所述研究结果相关的材料的作者是 Yao-Cheng Lin (yalin@sinica.edu.tw)。