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玉米真核翻译起始因子 (eIF) 的基因组编辑
创新描述：玉米致死性坏死病 (MLN) 是一种病毒性疾病，正在东非肆虐。病毒利用宿主的真核翻译起始因子 (eIF) 将其基因组翻译成蛋白质以供复制。eIF 中的突变使病毒无法识别它们，因此病毒无法复制。我们在东非的 MLN 易感株系中敲除了四个 eIF 基因，以确定哪些基因（如果有的话）赋予了病毒抗性。
使用 CRISPR/... 生成 OsPUB7 敲除突变体
摘要：植物在遭受非生物胁迫时会产生和积累抗逆物质，这涉及一种蛋白质转化机制，即分解逆境损伤的蛋白质并提供可用的氨基酸。真核生物的蛋白质周转主要由泛素化途径驱动。在蛋白质降解所需的三种酶中，E3泛素连接酶在大多数细胞中起着关键作用，因为它决定了泛素化的特异性并选择要降解的靶蛋白。在本研究中，为了研究OsPUB7（水稻的植物U-box基因）的功能，我们构建了CRISPR/Cas9载体，生成OsPUB7基因编辑个体，并使用基因编辑株系评估对非生物胁迫的抗性。在缺乏T-DNA的T 2 OsPUB7基因编辑无效株系（PUB7-GE）中观察到干旱和盐分胁迫处理的抗逆表型。此外，尽管 PUB7-GE 在 mRNA 表达分析中没有显示出任何显著变化，但它显示出比野生型 (WT) 更低的离子泄漏和更高的脯氨酸含量。蛋白质-蛋白质相互作用分析表明，已知与胁迫有关的基因 (OsPUB23、OsPUB24、OsPUB66 和 OsPUB67) 的表达在 PUB7-GE 中增加，并通过与 OsPUB66 和 OsPUB7 形成 1 节点网络，充当干旱和盐胁迫的负调节剂。这一结果证明 OsPUB7 将成为水稻育种和未来抗旱/非生物胁迫研究的有用目标。
CRISPR/Cas9 gRNA-tRNA 阵列的开发及嫁接技术相结合以提高甜橙基因编辑效率
(c) 不同 PTG/Cas9 载体诱导的编辑效率。(d) PTG/Cas9 系统在安留甜橙中诱导的表型。(ef) 安留甜橙定点突变的 Sanger 测序。与 WT（野生型）相比，CsPDS 的 DNA 序列中显示的是核苷酸突变。绿色序列代表 gRNA，蓝色表示 PAM 位点。删除的核苷酸以黑点表示。插入的核苷酸以红色表示。(g) 用作嫁接接穗的转基因株系。(h) 嫁接砧木的准备。(ij) 将 V 形接穗嫁接到准备好的甜橙上
与大豆种子重量相关的转录因子
栽培大豆 ( Glycine max (L.) Merrill ) 是由野生大豆 ( Glycine soja ) 驯化而来，其种子比野生大豆更重，含油量更高。在本研究中，我们利用全基因组关联研究 (GWAS) 鉴定了一个与 SW 相关的新型候选基因。连续三年通过 GWAS 分析检测到候选基因 GmWRI14-like。通过构建过表达 GmWRI14-like 基因的转基因大豆和 gmwri14-like 大豆突变体，我们发现 GmWRI14-like 的过表达增加了 SW 和增加了总脂肪酸含量。然后我们利用 RNA-seq 和 qRT-PCR 鉴定了 GmWRI14-like 直接或间接调控的靶基因。过表达GmWRI14-like的转基因大豆比非转基因大豆株系表现出GmCYP78A50和GmCYP78A69的积累增加。有趣的是，我们还利用酵母双杂交和双分子荧光互补技术发现GmWRI14-like蛋白可以与GmCYP78A69/GmCYP78A50相互作用。我们的研究结果不仅揭示了栽培大豆SW的遗传结构，而且为改良大豆SW和含油量奠定了理论基础。
国家农业高等教育项目（NAHEP）
基因组编辑是生物科学领域的一项新技术，它使研究人员能够精确编辑任何生物体中自然存在的基因等位基因。在植物科学领域，它有潜力培育出资源利用效率更高、抗逆性更强、质量和产量更高的新型设计作物。要充分利用这种新育种工具的优势，培训该特定研究领域的人力资源至关重要。考虑到这一点，本培训课程专为学生设计，将介绍植物基因组编辑的基础知识，概述 CRISPR 生物学的一般原理以及使用 CRISPR-Cas9 作为植物基因组编辑工具。学员将在指导 RNA 设计、载体选择、载体构建、农杆菌介导的植物转化、突变体鉴定和突变株系的分子表征等方面获得实践经验。该领域的杰出研究人员将分享这项即将推出的技术的成功案例和未来前景。学员将了解与基因组编辑技术相关的伦理问题以及实践该技术的现行立法指南。
生命科学学院 - 墨尔本
了解线粒体的生物合成和功能及其在植物生命周期中的关键信号通路 线粒体为植物生长提供能量和基本构件，从发育的最初阶段到衰老和细胞死亡。线粒体还能帮助植物应对不利的生长条件和压力，这些因素会导致农业生产中大规模减产。我们努力更好地了解线粒体的生物合成和功能及其复杂的潜在信号通路。这为提高能量效率和抗逆性奠定了基础，从而使植物更“聪明”。我们的目标是确定整个生命周期中线粒体与植物细胞内其他细胞器（如细胞核和叶绿体）通讯的关键调节因子和信号通路。这种方法涉及在表型和分子水平上对突变植物和转基因植物进行鉴定和表征。我们还分析了野生型和转基因株系的应激反应，以确定使植物更耐旱或淹水的线粒体成分。这项工作包括突变体筛选、使用 RNA 测序和生化方法的全基因组转录组学。整合这些方法的结果将有助于我们了解所涉及的分子机制，并确定开发具有
CRISPR/Cas9 介导的 BnFAD2 和 BnFAE1 基因编辑改变了油菜中的脂肪酸谱
摘要：脂肪酸组成决定了油料作物油脂的品质，是遗传改良的重要目标。FAD2（脂肪酸脱氢酶2）和FAE1（脂肪酸延长酶1）是关键的脂肪酸合成基因，已成为遗传操作改变油料植物脂肪酸组成的重点研究对象。本研究以油菜品种CY2（含油量约50%；其中芥酸含量为40%）为营养品质，利用CRISPR/Cas9介导的BnFAD2和BnFAE1基因基因组编辑技术，获得新型敲除植物。设计两条引导RNA，分别针对一个拷贝的BnFAD2基因和两个拷贝的BnFAE1基因。通过序列分析，鉴定出一些在BnFAD2和BnFAE1基因的3个靶位点发生突变的株系。其中三个品系在 BnFAD2 和 BnFAE1 基因的所有三个靶位点均发生了突变。种子脂肪酸组成分析表明，所有三个位点的突变导致油酸含量（70–80%）与 CY2（20%）相比显著增加，芥酸含量大大降低，多不饱和脂肪酸含量略有下降。我们的结果证实了 CRISPR/Cas9 系统是改良这一重要性状的有效工具。
通过早期开花诱导对杨树基因遏制系统进行有效评估
摘要 关键信息 早花系统 HSP:: AtFT 允许快速评估基于构建体 PsEND1:: barnase–barstar 的杨树基因遏制系统。转基因株系表现出花粉发育紊乱和不育。 摘要 通过花粉流从转基因或非本地植物物种向其可杂交的天然亲属进行垂直基因转移是一个主要问题。已经提出了基因遏制方法来减少甚至避免树种之间的基因流动。然而，由于代际时间长，评估树木的遗传遏制策略非常困难。在这种情况下，早期开花诱导可以更快地评估遗传遏制。虽然没有可靠的方法来诱导杨树的可育花，但最近开发了一种新的早花方法。在这项研究中，获得了含有基因构建体 PsEND1:: barnase–barstar 的早花杨树系。选择 PsEND1 启动子是因为它的早期表达模式、多功能性和产生与 barnase 基因融合的雄性不育植物的效率。 RT-PCR 证实了花朵中的 barnase 基因活性，花粉发育受到干扰，导致花朵不育。本研究开发的系统是研究森林树种基因控制的宝贵工具。
生长素辅助受体 IAA2 的降解子尾部发生框内缺失突变，导致 Sisymbrium orientale 对除草剂 2,4-D 产生抗性
天然生长素吲哚-3-乙酸 (IAA) 是植物生长发育诸多方面的关键调节剂。合成生长素除草剂（如 2,4-D）可通过诱导植物产生强烈的生长素信号反应来模拟 IAA 的作用。为了确定印度篱芥（Sisymbrium orientale）杂草种群对 2,4-D 的抗性机制，我们对 2,4-D 抗性 (R) 和易感 (S) 基因型进行了转录组分析，结果显示在生长素辅助受体 Aux/IAA2 (SoIAA2) 的降解子尾 (DT) 中存在 27 个核苷酸的框内缺失，从而删除了 9 个氨基酸。在重组自交系中，缺失等位基因与 2,4-D 抗性共分离。此外，在该物种的几个 2,4-D 抗性田间种群中也检测到了这种缺失。表达 SoIAA2 突变等位基因的拟南芥转基因株系对 2,4-D 和二甲苯具有抗性。IAA2-DT 缺失降低了天然和合成生长素与 TIR1 的体外结合，导致结合率降低和解离率增加。这种合成生长素除草剂抗性机制赋予了这种 Aux/IAA 辅助受体的 DT 区域在植物体内的功能，以发挥其在合成生长素结合动力学中的作用，并揭示了一种使用基因编辑生产合成生长素抗性作物的潜在生物技术方法。
CRISPR/Cas9 介导的点突变可改善 alpha-...
药用蛋白质和工业酶的应用迅速扩大，需要强大的微生物主力来生产高蛋白。芽殖酵母酿酒酵母是一种有吸引力的细胞工厂，因为它能够进行真核翻译后修饰并分泌蛋白质。许多策略已被用于设计酵母平台菌株以提高蛋白质分泌能力。在此，我们研究了一组菌株，这些菌株之前已在紫外线随机诱变后被选择出来以提高 α-淀粉酶的分泌。在该菌株系中发现的总共 42 个氨基酸改变点突变被重新引入亲本菌株 AAC，以研究它们对蛋白质分泌的各自影响。这些点突变包括错义突变（氨基酸替换）、无义突变（终止密码子生成）和移码突变。为了进行比较，本研究还对相应的靶基因进行了单基因缺失。发现总共 11 个点突变和 7 个基因缺失可有效改善 α-淀粉酶的分泌。这些靶标涉及多种生物过程，包括细胞应激、蛋白质降解、运输、mRNA 加工和输出、DNA 复制和修复，这表明进化菌株中蛋白质分泌能力的提高是多种细胞内过程相互作用的结果。我们的研究结果将有助于构建重组蛋白质分泌的新型细胞工厂。