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。
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。
摘要 — 研究了 T-DNA 插入拟南芥 At3g58450 基因(该基因编码与发芽相关的通用应激蛋白 (GRUSP))的 3'-UTR 区域的影响。研究发现,在长日照条件下,该突变会延迟 grusp-115 转基因株系的开花转变,这是因为与野生型植物 (Col-0) 相比,内源生物活性赤霉素 GA1 和 GA3 的含量降低。外源 GA 加速了这两个株系的开花,但没有改变 Col-0 和 grusp-115 之间开花开始时间的差异。除了 GA 代谢的变化之外,grusp-115 显然在诱导开花信号的实现方面存在干扰。开花整合因子 FLOWERING LOCUS T ( FT ) 和开花抑制因子 FLOWERING LOCUS C ( FLC ) 的基因表达结果证实了这一点,它们是关键的开花调节因子,作用相反。我们假设,由于 FLC 表达上调,FT 表达水平较低也会影响 grusp-115 表型的形成。
。cc-by-nc-nd 4.0国际许可证。根据作者/资助人提供了预印本(未经同行评审的认证)提供的,他已授予Biorxiv的许可证,以在2021年1月18日发布的此版本中显示此版本的版权持有人。 https://doi.org/10.1101/2020.03.31.018671 doi:Biorxiv Preprint
摘要:在拟南芥中,含环的E3泛素连接酶高表达的高响应基因1(HOS1)是冷信号传导的主要调节剂。在这项研究中,进行了第一个外显子中HOS1基因的CRISPR/CAS9介导的靶向诱变。DNA测序表明,由HOS1的基因组编辑引入的固定插入导致出现过早的停止密码子,从而破坏了开放的阅读框架。将获得的HOS1 CAS9突变植物与SALK T-DNA插入突变体(HOS1-3线)进行了比较,就其对非生物胁迫的耐受性,二级代谢产物的积累和参与这些过程的基因表达水平的积累而言。在暴露于冷应激后,在HOS1-3和HOS1 Cas9植物中都观察到了冷响应基因的耐受性和表达。HOS1突变会导致转化细胞中植物甲状腺素合成的变化。葡萄糖醇(GSL)的含量被1.5次下调,而转基因植物中氟乙醇糖苷的上调为1.2至4.2倍。还改变了拟南芥中次级代谢的相应MYB和BHLH转录因子的转录物丰度。我们的数据表明,HOS1调节的下游信号传导与植物甲壳虫生物合成之间存在关系。
在本文中,将为使用电动汽车和光伏面板的智能房屋提供电源管理算法。结果将分别提供权力管理,消费者的电力成本以及消费者的可能性。其他研究重点是以下。在[1]中,根据预测的PV输出和电力消耗确定了电动汽车充电的最佳时间表。在[2]中,确定了从电网的PHEV,电池和进口功率之间的优先顺序,并将进口电网能量和PEV充电成本的总成本降至最低。在[3]中,确定了带有光伏(PV)面板,电池,PHEV,热载荷和电气负载的智能家居中的最佳电源管理[3]。在[4]中,支持网格并允许房屋的最佳操作(具有智能设备,PV,存储和电动汽车),因此总电源成本最低。在[5]中进行了使用热量和电力存储的社区储能的优化。在[6]中,确定了具有PHEV能量存储和PV阵列的智能房屋的随机能源管理,导致电动汽车的电力成本较低。电动汽车与PV之间的相互作用。在[8]中,对于具有供暖,通风和空调负荷的可持续智能房屋而言,可以将能源成本和热不适成本的总和最小化。在[10]中,为带电动汽车的商业系统中的峰值负载管理开发了一种算法。在[9]中,用于直接当前环境的无线PV驱动家庭能源管理系统的设计和实施允许远程监视电器的能源消耗和功率质量质量。在[11]中,研究了一种基于混合光伏电池和V2G的智能房屋的能源管理系统。在[12]杂交
植物RNA病毒被用作在病毒繁殖和运动期间高水平积累和有效扩散的递送向量。利用了这一概念,可以开发用于CRISPR-CAS9基因组编辑的几个基于病毒的指南RNA输送平台。CRISPR-CAS9系统也已改编成表观基因组编辑。虽然已经为基于CRISPR-CAS9的基因激活或位点特异性DNA去甲基化而开发了系统,但导致RNA的病毒传递仍有待开发。为了解决这一差距,我们开发了一种基于拟南芥的表观基因组编辑的基于烟叶病毒(TRV)的单个指南RNA输送系统。由于已证明tRNA样序列可以促进植物中RNA的细胞向细胞运动,因此我们使用tRNA指示RNA表达系统来表达从病毒基因组中引导RNA,以促进可遗传的表观基因组编辑。我们证明,具有TRV的tRNA-GRNA系统可用于拟南芥中开花wageningen基因的转录激活和靶向DNA脱甲基化。我们在接种植物的后代中诱导的脱甲基表型的遗传力达到了〜8%。我们没有在下一代中检测到病毒,表明从植物组织中对病毒有效清除。因此,TRV递送与特定的trna-grna结构相结合,提供了快速有效的表观基因组编辑。
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。
最近出现的碱基编辑技术可以在精确的基因组位置创建单碱基突变,而不会导致世代 DNA 双链断裂。通过内源乙酰乳酸合酶 (ALS) 基因 P197 位点的 C 到 T(或互补链上的 G 到 A)碱基编辑器 (CBE),已成功将抗除草剂突变引入不同植物物种,包括拟南芥、西瓜、小麦、马铃薯和番茄。此外,ALS 基因上另一个保守氨基酸 S653 的 G 到 A 的转换可赋予对咪唑啉酮除草剂的耐受性。然而,没有通过 CBE 成功产生这样的突变,可能是因为目标 C 碱基位于经典碱基编辑窗口之外。由于由卵细胞 (EC) 特异性启动子驱动的 CBE 会在卵细胞和早期胚胎中重新编辑野生型等位基因,我们假设碱基编辑结果的多样性可以在后代中大大增加,从而可以选择所需的抗除草剂突变体。为了验证这一假设,我们旨在将 C 到 T 的转换引入 ALS 基因 S653 密码子的补链,在经典碱基编辑窗口之外的 20 nt 间隔序列内的第 10 位上放置一个 C。虽然我们没有检测到碱基编辑的 T1 植物,但在后来的世代中出现了高效且多样的碱基编辑。当 T3 和 T4 种子接受除草剂选择时,我们获得了具有不同编辑结果的抗除草剂突变体。正如预期的那样,大多数抗除草剂植物都含有 G 10 到 A 10 的 S653N 突变。我们的结果表明,CBE 可以在拟南芥中产生咪唑啉酮除草剂抗性性状,并且可能应用于作物以促进杂草控制。