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改造植物易感基因，实现持久抗性
为了确保世界粮食生产并使农业更加可持续，迫切需要采取替代方法来保护农作物免受疾病侵害。迄今为止，对病原体的遗传抗性主要基于单个显性抗性基因，这些基因介导对入侵者的特定识别，并且通常会被病原体变体迅速破坏。干扰植物易感性 (S) 基因提供了一种替代方案，为植物提供了被认为更持久的隐性抗性。S 基因使植物疾病得以建立，其失活为农作物的抗性育种提供了机会。然而，S 基因功能的丧失可能会产生多效性影响。基因组编辑技术的发展有望提供强大的方法来精确干扰农作物 S 基因功能并减少权衡。
5G 用于作物遗传改良
我们在此提出了一种 5G 育种方法，为作物改良带来急需的颠覆性变化。这 5G 是基因组组装、种质表征、基因功能鉴定、基因组育种 (GB) 和基因编辑 (GE)。我们认为，重要的是要有每种作物的基因组组装，以及在测序和农学水平上表征的种质的深度收集，以识别标记-性状关联和优良单倍型。系统生物学和基于测序的映射方法可用于识别涉及导致性状表达的途径的基因，从而为目标性状提供诊断标记。这些基因、标记、单倍型和全基因组测序数据可与快速循环育种策略结合用于 GB 和 GE 方法。
5G 用于作物遗传改良
我们在此提出了一种 5G 育种方法，为作物改良带来急需的颠覆性变化。这 5G 是基因组组装、种质表征、基因功能鉴定、基因组育种 (GB) 和基因编辑 (GE)。我们认为，重要的是要有每种作物的基因组组装，以及在测序和农学水平上表征的种质的深度收集，以识别标记-性状关联和优良单倍型。系统生物学和基于测序的映射方法可用于识别涉及导致性状表达的途径的基因，从而为目标性状提供诊断标记。这些基因、标记、单倍型和全基因组测序数据可与快速循环育种策略结合用于 GB 和 GE 方法。
解开反转之谜：技术进步、挑战......
摘要 倒位是一种染色体结构变异，通过影响基因表达和重组率显著影响植物的适应性和基因功能。然而，与其他结构变异相比，它们在功能生物学和作物改良中的作用仍未得到充分探索。在这篇综述中，我们重点介绍了技术和方法上的进步，这些进步使得我们能够通过泛基因组框架和机器学习算法全面了解倒位变异。基因组编辑是一种诱导或逆转植物倒位突变的有效方法，为修改局部重组率提供了一种有效的机制。鉴于倒位在作物育种中的潜力，我们预计科学界将在未来的研究和育种应用中越来越关注倒位。
使用tsukuba系统矢量
使用遗传转化方法评估在果树种类中表达的基因的功能是一个漫长的过程，因为这些树木通常是对遗传转化的顽固性，并且在较长的幼年相中不能忍受果实。果实中的瞬时基因表达能够对与果实性状相关的基因进行功能分析，从而加速了果实生理的研究。在这里，通过使用最近开发的“ tsukuba系统”，我们成功地建立了收获的水果组织中有效的瞬态表达系统。“ tsukuba系统”利用了双子病毒复制系统和双终止仪的组合，从而确保了足够的转基因表达水平。我们使用蓝莓水果作为模型来表征该系统在果组织中瞬时表达的适用性。PTKB3- EGFP载体是通过浸润到几种蓝莓品种的水果组织中引入的。我们发现，果实灌注后4-6天，果实中的瞬时GFP荧光。农杆菌悬浮液很容易注入柔软的成熟果实，GFP强烈表达。然而，硬质果实无法通过农业悬浮液渗透，很少检测到GFP。然后，我们测试了开发系统对其他果树的适用性：六个家庭，17种和26种品种。GFP荧光。在蓝莓，鸟莓，甜樱桃，杏子和卫星普通话中，GFP高度表达并以很大一部分的肉体观察到。在Kiwifruit，Hardy Kiwifruits，柿子，桃子，苹果，欧洲梨和葡萄中，GFP荧光仅限于某些部分水果。最后，对蓝莓中的瞬态VCMYBA1过表达进行了测试，作为水果中基因功能分析的模型。瞬态VCMYBA1过表达诱导肉中的红色色素沉着，这表明VCMYBA1表达引起花青素的积累。这项研究为在水果中表达的基因的快速评估提供了技术基础，这对于长期幼年阶段的水果作物的基因功能评估研究非常有用。
使用药物盒在体内淘汰基因
“基因敲除”或“敲除”是一种使基因功能失活的突变。这些突变对于经典的遗传研究以及包括功能基因组学在内的现代技术非常有用。过去，细菌基因的敲除通常是通过转座子诱变做出的。在这种情况下，需要费力的屏幕才能找到感兴趣的基因的淘汰赛。传统上，首先使用体外基因工程来修改质粒或细菌性人工染色体（BAC）的基因，然后将这些修饰的构建体移至细胞培养技术感兴趣的生物。利用基因工程和体内同源重组的组合的其他方法充其量效率低下。重新组合提供了一种直接在细菌染色体上产生基因敲除突变的新方法，或者将体内任何质粒或BAC修改为在其他生物体中敲除的前奏。构造设计为基础对，
通过微型 CRISPR 进行高效基因组编辑......
一种微型 CRISPR-Cas12f 已被证明可作为一种有效的基因组编辑工具，用于革兰氏阴性细菌和人类细胞。在这里，我们开发了一种基于来自 Acidibacillusthiosans 的 AsCas12f1 核酸酶来编辑炭疽芽孢杆菌基因组的替代方法。当选择染色体上的 htrA 基因和质粒 pXO1 上的 lef 基因作为靶标时，CRISPR-AsCas12f1 系统表现出非常高的效率（100%）。同时，大片段删除也观察到较高的效率。我们的结果还表明，供体 DNA 同源臂的长度与编辑效率密切相关。此外，我们还构建了双质粒 CRISPR-AsCas12f1 系统，并与核酸内切酶 I-SceI 结合，用于潜在的多基因修饰。这代表了炭疽芽孢杆菌和其他蜡状芽孢杆菌群细菌的突变菌株构建和基因功能分析的新工具。
Y 染色体与健康和疾病
摘要 性别差异在正常发育、生理和疾病发病机制中普遍存在。最近的研究表明，Y 染色体的嵌合体丢失及其基因的异常激活可能会以男性偏向的方式改变疾病过程。这篇简短的评论讨论了人类 Y 染色体上基因的性质，并确定了两大类基因：与 X 同源物共享剂量敏感性功能的基因和具有睾丸特异性表达和功能的基因。前者的嵌合体丢失会破坏对维持健康至关重要的体内平衡，而后者的异常激活会促进非性腺组织的发病机制，从而导致男性对疾病的遗传易感性。关键词：Y 染色体、嵌合体丢失、伪常染色体区域、男性特异性区域、基因功能
单细胞中汇总的基因组尺度CRISPR屏幕
将功能分配给基因并学习如何控制其表达是细胞生物学和治疗发育的基础的一部分。遗传筛查是一种有效且公正的方法，它在历史上需要艰苦的克隆产生和表型，并且仍然受到当今规模的限制。使用CRISPR-CAS调节基因功能并在单个细胞中测量它的快速技术进步已经重新获得了主要的实验约束，并启用了通过单个细胞的复杂读数进行汇总的筛选。在这里，我们回顾了汇总单细胞CRISPR筛查的原理和实践考虑因素。我们讨论了扰动策略，实验模型系统，与单个单元格的概述，读取细胞表型和数据分析。我们的重点是单细胞RNA测序和基于细胞分类的读取，包括启用图像的细胞分类。我们期望这种变革性的方法可以在接下来的几十年中推动生物医学研究。
通过优化的遗传转化程序，利用 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术有针对性地创建具有紧凑植物结构的新突变体
葫芦科的水果和蔬菜，如黄瓜、甜瓜、西瓜和南瓜，对人类的饮食贡献巨大。基因组编辑技术的广泛使用大大加速了基因功能表征和作物改良。然而，大多数具有经济价值的葫芦科植物，包括甜瓜和南瓜，仍然难以通过标准的农杆菌介导的转化，限制了基因组编辑技术的有效使用。在本研究中，我们使用“最佳渗透强度”策略建立了一种有效的甜瓜和南瓜遗传转化系统。我们利用这种方法的强大功能来靶向 ERECTA 家族受体激酶基因的同源物，并创建等位基因，从而导致甜瓜、南瓜和黄瓜的植物结构紧凑，节间较短。本文介绍的优化转化方法可实现稳定的 CRISPR/Cas9 介导诱变，并为葫芦科作物的功能性基因操作奠定坚实的基础。