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基于拟南芥的模型如何帮助...
i生物化学与生物物理学研究所波兰科学学院，波兰，波兰，ii玛丽亚·斯克洛多夫斯卡库里国家肿瘤学国家研究研究所，罗恩特纳5 PotsdamGolm, Germany, V Center for Plant Systems Biology and Biotechnology, Plovdiv, Bulgaria, VI MaxPlanck Institute for Plant Breeding Research, CarlvonLinne Weg 10, Cologne, Germany, VII LeibnizInstitut für Pflanzengenetik und Kulturplfanzenforschung Corrensstraße 3, Gatersleben, Germany, VIII国家巨大的国家主要实验室，生命科学学院，河南大学，河南大学，凯芬，中国，IX生物学系，约克大学，约克大学，英国，X MAXPLANCK植物育种研究所，Carlvonlinee Weg 10，Cologne，德国，德国，德国，
配体指导的拟南芥和far-far-light-light-nable- ...
摘要：描述的是用于活细胞的配体指导的催化剂，生物正交化学的光催化激活。催化基是通过束缚的配体定位于DNA或微管蛋白的，红光（660 nm）光催化用于引发一系列DHTZ氧化，分子内二二二二二二二二二二二二氧化物，以及消除释放现场化合物的消除。Silarhodamine（SiR）染料，更常用地用作生物荧光团，用作具有高细胞相容性并产生最小单线氧的光催化剂。Hoechst染料（siR-H）和紫杉醇（siR-T）的商业上可用的共轭物分别用于将SIR定位于细胞核和微管蛋白。计算用于帮助设计新的氧化还原激活的光电，以释放苯酚或N-CA4，一种微管二动剂。在模型研究中，仅使用2 µm的SIR和40 µM光地摄影，在5分钟内完成了分离。原位光谱研究支持一种涉及快速分子内多尔斯 - 阿尔德反应的机制和确定消除步骤的速率。在细胞研究中，这种分离过程在光（25 nm）和siR-H染料（500 nm）的低浓度下成功。分解N-CA4会导致微管解聚和伴随细胞区域的降低。对照研究表明，H-H爵士在细胞内而不是在细胞外环境中催化脉冲。使用Sir-T，相同的染料作为光催化剂和荧光报告剂进行微管蛋白去聚合，并且在共聚焦显微镜下，由于活细胞中光催化脉冲，可以实时可视化微管蛋白去聚合。
聚合酶θ缺陷型拟南芥的基因靶向
几十年来，农杆菌介导的转化一直是生成转基因植物的首选工具。在此过程中，携带转基因的 T-DNA 从细菌转移到植物细胞中，在那里它通过聚合酶θ (Pol h ) 介导的末端连接 (TMEJ) 随机整合到基因组中。通过同源重组 (HR) 将 T-DNA 靶向到特定基因组位点也是可能的，但此类基因靶向 (GT) 事件发生的频率很低，并且几乎总是伴随着随机整合事件。另一个复杂因素是，T-DNA 和目标位点重组的产物可能不仅映射到目标位点 (真正的 GT)，还可能映射到基因组中的随机位置 (异位 GT)。在本研究中，我们通过使用突变了 TEBICHI 基因（该基因编码 Pol h ）的拟南芥，研究了 TMEJ 功能如何影响植物中 GT 的生物学。在 TMEJ 功能强大的植物中，我们主要发现 GT 事件伴随着随机的 T-DNA 整合，而在 teb 突变体背景下获得的 GT 事件缺乏额外的 T-DNA 拷贝，证实了 Pol h 在 T-DNA 整合中的重要作用。Pol h 缺乏也会阻止异位 GT 事件，这表明导致此结果的事件序列需要 TMEJ。我们的研究结果提供了可用于制定在农作物中获得高质量 GT 事件的策略的见解。
基因靶向聚合物theta缺乏拟南芥
tumefaciens介导的转化一直是生成转基因植物的首选工具。在此过程中，携带转基因的T-DNA从细菌转移到植物细胞，在该细菌中，它通过聚合酶theta（Pol H）介导的末端连接（TMEJ）随机地整合到基因组中。通过同源重组（HR）将T-DNA靶向特定的基因组基因座（HR），但这种基因靶向（GT）事件以低频发生，几乎总是伴随着随机整合事件。另一个复杂性是，T-DNA和目标基因座之间的重组的乘积不仅可以映射到目标基因座（TRUE GT），还可以映射到基因组中的随机位置（异位GT）。在这项研究中，我们通过使用用于Tebichi基因的Tebichi Gene突变的拟南芥，研究了TMEJ功能如何影响植物中GT的生物学，该基因编码为polH。虽然在TMEJ-Profientient植物中，我们主要发现GT事件伴随着随机T-DNA整合，而在TEB突变体背景中获得的GT事件缺乏其他T-DNA拷贝，从而证实了POL H在T-DNA整合中的基本作用。pol H的表现也阻止了异位GT事件，这表明导致此结果的事件顺序需要TMEJ。我们的发现提供了见解，可用于制定策略以获得农作物中的高质量GT事件。
康斯坦斯改变了拟南芥的昼夜节律
植物是无柄生物，已经获得了高度塑料发育策略以适应环境。在这些过程中，口腔过渡对于确保生殖成功至关重要，并且受到多个内部和外部遗传网络的最终调节。控制植物对白天长度的响应的光周期途径是控制流动的最重要的途径之一。在ara-bidopsis光周期旋转中，constans（CO）是中心基因，它在漫长的一天结束时在叶片中激活了叶片开花基因座t（ft）的表达。昼夜节律强烈地表达了CO的表达。迄今为止，尚无关于从光周期途径回到昼夜节律的反馈回路的证据。使用转录网络，我们确定了相关的网络图案，可以调节昼夜节律之间的相互作用。基因表达，染色质免疫沉淀实验和表型分析使我们能够阐明CO在昼夜节律中的作用。植物具有改变的CO表达的植物显示出不同的内部时钟周期，通过每日叶子节奏运动来衡量。我们表明，通过与启动子上的特定位点结合，CO上调了与昼夜节律时钟相关的关键基因的表达，例如CCA1，LHY，PRR5和GI。CO上的大量PRR5抑制靶基因上调，这可以解释COCo-Prr5复合物与BZIP转录因子HY5相互作用，并有助于将复合物定位在时钟基因的启动子中。总而言之，我们的结果表明，可能有一个反馈循环，可以在其中将循环回到昼夜节律时钟，从而为昼夜节律提供了季节性信息。
CRISPR/CAS9的基因组编辑工具箱，用于拟南芥
CRISPR/CAS9系统已成为一种强大的基因组工程工具，用于研究基因功能并改善植物特征。基因组编辑是通过Cas9核酸内切酶在特定的基因组序列上实现的，以产生由短导RNA（SGRNA）指导的双标准断裂（DSB）。DSB通过容易出错的非同源末端连接（NHEJ）或无错误的同源指导修复（HDR）路径来修复，分别导致基因突变或序列替换。这些细胞DSB修复途径可以被利用以敲除或替换基因。另外，胞质或腺嘌呤碱基编辑器（CBES或ABE）融合到催化死亡的Cas9（DCAS9）或Nickase Cas9（NCAS9）（NCAS9）时，也用于执行精确的基础编辑而无需生成DSB。在本章中，我们描述了通过使用基于CRISPR/CAS9的系统在拟南芥基因组中执行单个/多基因突变和精确基础编辑的详细程序。特别是，描述了转基因线的目标基因选择，SGRNA设计，矢量结构，转化和分析的步骤。该方案有可能适应在其他植物物种（例如水稻）中进行基因组编辑。
优化 ErCas12a 以实现拟南芥中的高效基因编辑
摘要 Er Cas12a 核酸酶，也称为 MAD7，是来自直肠真杆菌的 CRISPR/Cas 系统的一部分，与 Cas12a 核酸酶有远亲关系。由于它与常用的 As Cas12a 仅有 31% 的序列同源性，其知识产权可能不受 Cas12a 核酸酶授予的专利权的保护。因此，Er Cas12a 成为实际应用的一个有吸引力的替代品。然而，Er Cas12a 的编辑效率强烈依赖于靶序列和温度。因此，通过蛋白质工程优化酶活性对于其在植物中的应用尤其有吸引力，因为它们是在较低温度下培养的。基于从 Cas12a 核酸酶优化中获得的知识，我们选择通过引入类似的氨基酸交换来提高 Er Cas12a 的基因编辑效率。有趣的是，这些与 As Cas12a 增强版或 Ultra 版类似的突变均未导致拟南芥中 Er Cas12a 的编辑显著增强。然而，酶假定的 α 螺旋结构中的两个不同突变 V156R 和 K172R 显示出可检测到的编辑改善。通过结合这两个突变，我们获得了改进的 Er Cas12a (im Er Cas12a) 变体，与拟南芥中的野生型酶相比，其活性增加了几倍。该变体在 22°C 时具有很强的编辑效率，通过将培养温度升高到 28°C 可以进一步提高，甚至可以编辑以前无法接近的目标。此外，没有检测到增强的场外活动。因此，im Er Cas12a 是一种经济上有吸引力且有效的植物基因组工程其他 CRISPR/Cas 系统的替代方案。
拟南芥中 CRISPR/LbCas12a 介导的基因编辑的优化
CRISPR/LbCas12a系统（LbCpf1）被广泛应用于包括植物物种在内的基因组改造，但CRISPR/LbCas12a在不同植物物种和组织中的效率差异较大，编辑效率有待进一步提高。本研究通过优化crRNA表达策略和Pol II启动子，尝试提高CRISPR/LbCas12a在拟南芥中的编辑效率。值得注意的是，CRISPR/LbCas12a系统中tRNA-crRNA融合策略与RPS5A启动子的组合具有最高的编辑效率，而EC1f-in(crR)p驱动的CRISPR/LbCas12a的纯合突变体和双等位基因突变体比例最高。此外，所有纯合突变体和双等位基因突变体都可以稳定遗传到下一代，没有发生表型分离。本研究通过筛选出拟南芥中LbCas12a的最佳crRNA表达策略和启动子，提高了CRISPR/LbCas12a系统的编辑效率，为其他植物中CRISPR/LbCas12a方法的优化提供借鉴。