全基因组重复是一种常见的宏观刺激,对基因表达,细胞功能和全生物体表型产生了广泛影响。因此,已经提出多倍体具有“通用”基因型,在压力条件下,其性能优于其二倍体祖细胞。在这里,我们在原子性污染物提出的应力背景下检验了这一假设。具体而言,我们测试了大多数无性无性繁殖大鸭(Spirodela polyrhiza)在有利的控制环境和5种城市污染物(铁,盐,盐,曼甘酯,铜和铝制)上的多种新二倍体遗传谱系。通过量化多代人的无性再现鸭质的人口增长率,我们发现,在大多数污染物中,但不是全部,多倍体降低了主动生长繁殖的增长率,但增加了繁殖物的繁殖体。然而,在考虑总繁殖体产生时,多倍体增加了对大多数污染物的耐受性,并且多倍体比二倍体更好地维持跨污染物的种群水平适应性。此外,污染物之间生长速率的宽势遗传相关性在新多倍体中都是阳性的,但对于二倍体而言并非如此。我们的结果提供了一种罕见的测试和支持,即多倍体对压力条件的耐受性更大,并且可以比跨杂种应力更好地保持适应性。这些结果可能有助于预测多倍体可能会在压力的环境中持续存在,例如由城市化和其他人类活动引起的。
此预印本的版权所有者此版本于 2021 年 11 月 21 日发布。;https://doi.org/10.1101/2021.11.18.469120 doi: bioRxiv preprint
植物在维持地球上的生命作为食物,庇护所和能量的来源方面起着关键作用。多倍体化是基因组副本的增加,它一直是作物植物性能提高的主要驱动力,并且继续是重要的繁殖目标。我们最近发现,鸡蛋与两个精子的融合是通往多倍体化的途径。但是,多工障碍物已经成为罕见的事件。为了应对多植物块的瓶颈,学生将针对使用基于CRISPR/CAS9的基因编辑工具的潜在多植物调节分子因素。
近年来利用CRISPR-Cas9系统构建的二倍体作物突变体文库为功能基因组学和作物育种提供了丰富的资源,然而由于基因组的复杂性,在多倍体植物中实现大规模的定点诱变是一项巨大的挑战。本文证明了利用混合CRISPR文库在异源四倍体油菜中实现基因组规模定点编辑的可行性。共设计了18,414个sgRNA来靶向10,480个目的基因,得到了1104株含有1088个sgRNA的再生转基因植株。编辑询问结果显示,178个基因中93个被鉴定为突变,编辑效率为52.2%。此外,我们发现 Cas9 介导的 DNA 切割倾向于在由同一个 sgRNA 引导的所有靶位点发生,这是多倍体植物中的新发现。最后,我们展示了利用后基因分型植物对各种性状进行反向遗传筛选的强大能力。从正向遗传研究中发现了几个可能主导脂肪酸谱和种子油含量且尚未报道的基因。我们的研究为功能基因组学、优良作物育种提供了宝贵的资源,并为其他多倍体植物的高通量定向诱变提供了良好的参考。
多倍体细胞含有 2 个以上的基因组拷贝,存在于许多植物和动物组织中。存在不同类型的多倍体,其中基因组局限于 1 个细胞核(单核化)或 2 个或更多细胞核(多核化)。尽管多倍体广泛存在,但不同类型多倍体的功能意义在很大程度上尚不清楚。在这里,我们通过特异性抑制双核化而不改变基因组倍性来评估秀丽隐杆线虫肠道细胞中多核化的功能。通过单线虫 RNA 测序,我们发现双核化对于组织特异性基因表达很重要,最显著的是对于在从幼虫发育到成年期的过渡期间显示快速上调的基因。受调控的基因包括卵黄蛋白,它编码促进营养物质向生殖系运输的卵黄蛋白。我们发现单核肠细胞中卵黄蛋白表达减少会导致后代发育迟缓和适应性下降。总之,我们的结果表明,双核化促进了发育过程中肠道特异性基因表达的快速上调,与基因组倍性无关,强调了空间基因组组织对多倍体细胞功能的重要性。
(1 国家农业和食品研究机构,西日本农业研究中心,2 名古屋大学生物农业科学研究生院)水稻和罗德斯草叶片细胞的内多倍体 Hidekazu Kobayashi 1*,Takao Oi 2
越来越多的证据支持非生物应激反应在植物多倍体成功中的主要作用,这在恶劣的环境中逐渐蓬勃发展。然而,由于基因组加倍和自然选择之间的相互作用,了解多倍体的生态生理学具有挑战性。在这里,我们研究了两种相关的dianthus broteri细胞型的生理反应,基因表达和表型 - 与不同的基因组重复(4×和12倍)以及进化轨迹以及短暂的极端温度事件(42/28°C和9/5°C)。与4倍相比,12×cyto类型显示应力反应基因(Sweet1,Pp2C16,AI5L3和ATHB7)和增强气体交换的表达更高。在热应激下,两个拼写物的生理性能严重受损,基因表达改变,胞嘧啶甲基化降低。然而,12×细胞型表现出显着的生理耐受性(通过更大的光化学完整性保持气体交换和水状态,并可能增强水的储能),同时下调了PP2C16表达。相反,尽管优先保存水分,但4×D。Broteri易受热应力,显示出非稳固的光合限制和不可逆的光化学损害的迹象。这种细胞型还呈现了热量下调ATHB7的基因特异性表达模式。这些发现提供了有关多倍体产生的分歧应力反应策略和生理性的见解,突出了其对植物功能的广泛影响。
我们展示了异源多倍体根结线虫Meloidogyne javanica的染色体级基因组组装。我们发现M . javanica基因组主要是异源多倍体,包含两个亚基因组A和B,最有可能起源于两个祖先亲本物种的杂交。使用全长非嵌合转录本、与参考数据库的比较和从头算预测技术对组装进行了注释,并使用祖先k聚体谱分析对亚基因组进行了分阶段。亚基因组B似乎显示染色体重叠群的分裂,虽然亚基因组之间存在大量同源性,但我们还确定了缺乏同源性的区域,这些区域可能在杂交之前或之后在祖先基因组中发生了分化。这种带注释和分阶段的基因组组装为了解这些全球重要植物病原体的起源和遗传学提供了重要资源。
我们提出了一种统一的理论,可以解释癌症复发,治疗性抗性和致死性。该理论的基础是形成了多倍体和非整倍性癌细胞,多层酶癌细胞(PACC),它们通过进入细胞周期停滞状态,避免了全身治疗的毒性作用。该理论与已经发生的经典相关的致癌突变无关。PACC通常被视为衰老或垂死的细胞。我们的理论指出,治疗性抗性是由PACC形成驱动的,PACC形成是通过访问多倍体程序来启用的,该程序允许非整倍体癌细胞将其基因组含量加倍,然后进入非分散的细胞状态以保护DNA完整性并确保细胞存活。消除压力后,例如化学疗法,PACC会经过解倍倍化化并产生抗性后代,从而构成了肿瘤内大部分癌细胞。
p lant g enetics -genbt044n s emester:f所有e CTS:3 r equirement:e xam d escription:学生将学习在生物细胞中携带生物学信息的分子的结构和作用,在生命细胞,组织和遗传性材料的复制中。他们了解高等植物的遗传结构和功能。细胞周期的阶段以及植物有丝分裂和减数分裂的过程及其遗传后果,特别着重于遗传变异性的来源,与锁植物双重施肥有关的宏观和微孢子的形成。Mendel所描述的遗传的基本定律在园艺植物中进行了说明,其次是Mendelian以外的其他遗传过程的例子,并以园艺植物的例子进行了说明。我们将回顾多倍体植物如何在园艺生产,进化,它们的遗传后果,多倍体类型及其潜在用途中重要。