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CRISPR/Cas9 介导的 SlATG5 诱变降低番茄果实对灰葡萄孢的抗性
摘要：番茄果实在贮藏期间极易受到主要病原菌灰葡萄孢（B. cinerea）的侵染。最近的研究表明，自噬在植物防御生物和非生物胁迫中至关重要。自噬相关基因5（ATG5）在自噬体的完成和成熟中起关键作用，并被灰葡萄孢菌快速诱导，但ATG5在番茄采后果实抗灰葡萄孢菌中的潜在机制尚不清楚。为了阐明SlATG5在番茄果实抗灰葡萄孢菌中的作用，本研究采用CRISPR/Cas9介导的SlATG5敲除技术。结果表明，slatg5突变体对灰葡萄孢菌的感染更加敏感，病害症状更加严重，抗病酶几丁质酶（CHI）、β-1,3-葡聚糖酶（GLU）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）等活性降低。此外，研究还观察到接种灰葡萄孢菌后，slatg5突变体中水杨酸（SA）信号相关基因SlPR1、SlEDS1、SlPAD4、SlNPR1的相对表达量高于WT，而茉莉酸（JA）信号相关基因SlLoxD和SlMYC2的相对表达量低于WT。这些结果表明，SlATG5 通过抑制 SA 信号通路和激活 JA 信号通路正向调控番茄果实对灰霉病菌的抗性反应。
基于 CRISPR/Cas9 的 PMR4 基因敲除降低了两种番茄品种对晚疫病的易感性
摘要：番茄晚疫病（LB）的病原菌是致病疫霉菌，是一种毁灭性的疾病，严重影响植物的生产力。植物中易感基因（S）的存在促进了病原菌的增殖；因此，抑制这些基因可能有助于提供广谱和持久的耐受性/抗性。先前对拟南芥和番茄的研究表明，PMR4 易感基因的敲除突变体对白粉病具有耐受性。此外，马铃薯中 PMR4 的敲低已被证明可以赋予对 LB 的耐受性。为了在本研究中验证番茄中的相同效果，将含有四个单向导 RNA（sgRNA：sgRNA1、sgRNA6、sgRNA7 和 sgRNA8）的 CRISPR-Cas9 载体（靶向尽可能多的 SlPMR4 区域）通过农杆菌介导的转化引入两种广泛种植的意大利番茄品种：“San Marzano”（SM）和“Oxheart”（OX）。选择了 35 株植物（26 株 SM 和 9 株 OX）并进行筛选，以确定 CRISPR/Cas9 诱导的突变。不同的 sgRNA 导致的突变频率范围从 22.1% 到 100%，或者精确插入（sgRNA6）或缺失（sgRNA7、sgRNA1 和 sgRNA8）。值得注意的是，sgRNA7 在七种 SM 基因型中诱导了纯合状态下的 − 7 bp 缺失，而 sgRNA8 导致产生十五种具有双等位基因突变（ − 7 bp 和 − 2 bp）的 SM 基因型。选定的编辑品系接种了 P. infestans，其中四种在 PMR4 基因座完全敲除的品系与对照植物相比表现出减轻的病害症状（易感性从 55% 降低到 80%）。使用 Illumina 全基因组测序对四种 SM 品系进行测序以进行更深入的表征，而未显示出候选脱靶区域发生任何突变的证据。我们的结果首次表明，pmr4 番茄突变体对致病疫霉菌的易感性降低，证实了 KO PMR4 在提供针对病原体的广谱保护中的作用。
栽培番茄（Solanum lycopersicum）无DNA基因组编辑及原生质体再生方法的建立
摘要 关键信息 我们建立了一种基于核糖核蛋白的CRISPR/Cas9无DNA基因组编辑方法在栽培番茄中应用，并获得了高突变率的转染原生质体再生突变植株。 摘要 近年来，基因组编辑作为一种研究和育种方法的应用为许多作物的性状改良提供了许多可能性。在栽培番茄（Solanum lycopersicum）中，迄今为止只建立了携带CRISPR/Cas9试剂的稳定的农杆菌介导转化方法。转染原生质体芽再生是基于核糖核蛋白的CRISPR/Cas9无DNA基因组编辑方法在栽培番茄中应用的主要瓶颈。在本研究中，我们报道了利用CRISPR/Cas9技术实现栽培番茄的无转基因育种方法，包括优化原生质体分离和克服转染原生质体芽再生障碍。结果表明，含0.1 mg/L IAA和0.75 mg/L玉米素的芽再生培养基为最佳激素组合，再生率可达21.3%。原生质体分离转染4个月后，成功获得高突变率的再生植株。获得的110株再生M 0 植株中，有35株（31.8%）同时发生SP和SP5G基因突变，SP或SP5G基因中至少一个等位基因的编辑效率高达60%。
由目标aid基础编辑技术产生的高胡萝卜素番茄突变体的表型表征
我们先前的研究表明，靶AID是改进的CRISPR/CAS9系统，促进基础编辑是靶向多个基因的有效工具。针对类胡萝卜素积累的三个基因SLDDB1，SLDET1和SLCYC-B是针对的，并且先前通过Target-AID获得了等位基因变异。在这项研究中，我们表征了新等位基因对植物生长和水果发育以及类胡萝卜素积累的影响，在分离后交叉种群中或组合在无效的自我隔离线中。只有在三个靶基因中携带纯合取代的线和单个突变的隔离后交叉种群的表征，从而隔离了SLDDB1的两个等位基因版本，一种与SLDET1相关，另一个与SlcyC-B分离出来。所有编辑的线都显示出类胡萝卜素积累的变化，对每个单个突变都有添加作用。这些结果表明，目标AID基础编辑技术是创建靶基因的新等位基因变异以改善番茄中类胡萝卜素积累的有效工具。
自动组装支架提升了新型番茄系统的高通量基因组编辑能力
1. 约翰霍普金斯大学计算机科学系，美国马里兰州巴尔的摩 21218 2. 洛桑大学整合基因组学中心，瑞士洛桑 CH-1015 3. 冷泉港实验室，美国纽约州冷泉港 11724 4. 霍华德休斯医学研究所，冷泉港实验室，美国纽约州冷泉港 11724 5. 约翰霍普金斯大学生物系，美国马里兰州巴尔的摩 21218 *通信地址：mschatz@cs.jhu.edu，sebastian.soyk@unil.ch 摘要 推进作物基因组学需要由高质量个性化基因组组装实现的高效遗传系统。在这里，我们介绍了 RagTag，一套用于自动化组装支架和修补的工具，并为广泛使用的番茄基因型 M82 和 Sweet-100 建立了染色体规模的参考基因组，Sweet-100 是我们为加速功能基因组学和基因组编辑而开发的快速循环基因型。这项工作概述了快速扩展其他植物物种的遗传系统和基因组资源的策略。主要基因组测序和编辑方面的最新技术进展使得以前所未有的精度查询和操作作物基因组成为可能。泛基因组可以捕获作物物种内的多样化等位基因，但研究它们的表型后果受到相关和多样化基因型中有效的功能遗传系统的限制。番茄是研究驯化和数量性状遗传学的典型作物系统。对数百个番茄基因组的测序揭示了巨大的基因组多样性 [1,2]；然而，只有少数种质拥有染色体级基因组 [3–5]，而且参考基因组 (Heinz 1706) 与常用于遗传和分子实验的基因型 (例如品种 M82、Moneymaker、Ailsa Craig 等) 之间存在历史差异。大果品种 M82 已被用作遗传、代谢和发育分析的主要参考 [6,7]；然而，缺乏高质量的基因组组装，导致基因组学分析中出现参考偏差和错误信号。此外，对具有较大果实的品种进行表型分析需要大量劳动力，并且需要广泛的生长设施来容纳具有较长世代周期的大型植物。超矮小果实品种 Micro-tom 克服了其中的一些限制 [8]，但高度诱变的背景、严重的激素和发育异常以及低下的果实品质削弱了其在研究许多具有转化农学重要性的表型（如枝条、花序和果实发育）方面的价值（图 1a 和补充图 1a-f）。
DNA脱甲基解释了番茄如何将其苦毒素转化为更可口的
要找出蛋白质在转化过程中扮演的角色，研究人员设计了番茄植物来开关和关闭生产，使他们能够看到他们的影响。他们发现了一种叫做DML2的，该DML2在关闭产量时阻止了糖基类动物的分解，使水果太苦了，无法吃。进一步的研究表明，该蛋白质能够通过称为脱甲基化的化学过程分解糖基虫类。
印度东北地区的蔬菜苦番茄（Solanum aethiopicum lcv。Gilo）的收获后技术
摘要。使用酯化，醚化，氧化和席夫碱形成对淀粉的修饰引起了人们对不同部门的广泛应用的重大兴趣。该概述探讨了用于修饰淀粉分子的各种技术，并检查了它们在吸附，粘合剂配方，药品，纳米颗粒合成和膜制造方面的利用。文章深入研究了与酯化，醚化，氧化和席夫碱基形成相关的合成途径，从而强调了它们对淀粉物理化学特征的影响。此外，它彻底研究了修饰淀粉在污染物吸附过程中的应用，作为工业中的粘合剂，作为药物配方中的赋形剂，以及创建基于淀粉的纳米颗粒和膜的关键元素。1引言碳水化合物在所有生物体中都起着基本作用，因为基本代谢是基于碳和能量的转化。这种转化在自养和异养营养中至关重要，并且仍集中在碳水化合物上。因此，多糖是生物圈中分布最广泛的聚合物[1]，这不足为奇。
在番茄植物中对葡萄球菌的抗性抗氯酸酯的抗性背后的分子事件
植物防御肽是挑战后分泌的最重要的内源性危险信号，增强了植物免疫反应。肽激素系统蛋白（SYS）显示出在几个植物病态的抗药性中参与抗药性，尽管当外源应用时，SYS诱导的抗性背后的机制仍然难以捉摸。，我们进行了蛋白质组学，代谢组和酶学研究，以破译在不存在或存在辣椒粉感染的情况下SYS诱导的番茄植物变化。系统处理触发了直接蛋白质组学重排，主要参与碳代谢和光合作用。但是，防御蛋白的最终诱导需要并发挑战，从而触发了靶向病原体的蛋白质。相反，在代谢水平上，经SYS处理的植物在一般启动曲线后显示出另一种行为。的液根代谢产物，类黄酮鲁丁和异戊烯素和两种生物碱与4-甲酸盐酸酯酶和Chalcone-Flavanone-异酮酶相关。 此外，蛋白质组学和酶促分析表明，SYS将主要代谢降低了可用的糖的生产，这可能会促进经SYS处理的植物中callo糖沉积的启动。此外，PR1在系统诱导的电阻中是关键元素。 总的来说，蛋白质的直接诱导和在经SYS处理的植物中的特定二级代谢产物的启动表明，翻译后蛋白质调节是针对坏死性真菌的启动的另一个组成部分。的液根代谢产物，类黄酮鲁丁和异戊烯素和两种生物碱与4-甲酸盐酸酯酶和Chalcone-Flavanone-异酮酶相关。此外，蛋白质组学和酶促分析表明，SYS将主要代谢降低了可用的糖的生产，这可能会促进经SYS处理的植物中callo糖沉积的启动。此外，PR1在系统诱导的电阻中是关键元素。总的来说，蛋白质的直接诱导和在经SYS处理的植物中的特定二级代谢产物的启动表明，翻译后蛋白质调节是针对坏死性真菌的启动的另一个组成部分。
核因子y-A3b与单个花桁架启动子结合，并调节番茄的开花时间
开花时间的控制对于生殖成功至关重要，并且对农作物中种子和果实产量以及其他重要的农业特征具有重大影响。核因子Y（NF -ys）是形成异三聚体蛋白复合物的转录因子，以调节各种生物过程所需的基因表达，包括植物中的开花时间控制。据我们所知，尚无关于促进植物早期开花表型的单个NF-YA亚基突变体的报道。在这项研究中，我们确定了编码NF-Y转录因子家族成员的SLNF-YA3B，是调节番茄开花时间的关键基因。NF-YA3B的敲除导致番茄的早期开花表型，而NF-YA3B的过表达延迟了转基因番茄植物的开花。NF-YA3B被证明在酵母三杂化测定中与多个NF-YB/NF-YC异二聚体形成异三聚体蛋白复合物。生化证据表明，NF -YA3B直接与单个花桁架（SFT）启动子的CCAAT顺式元素结合以抑制其基因表达。这些发现发现了NF-YA3B在调节番茄开花时间中的关键作用，并且可以应用于农作物中开花时间的管理。
核因子y-A3b与单个花桁架启动子结合，并调节番茄的开花时间
开花时间的控制对于生殖成功至关重要，并且对农作物中种子和果实产量以及其他重要的农业特征具有重大影响。核因子Y（NF -ys）是形成异三聚体蛋白复合物的转录因子，以调节各种生物过程所需的基因表达，包括植物中的开花时间控制。据我们所知，尚无关于促进植物早期开花表型的单个NF-YA亚基突变体的报道。在这项研究中，我们确定了编码NF-Y转录因子家族成员的SLNF-YA3B，是调节番茄开花时间的关键基因。NF-YA3B的敲除导致番茄的早期开花表型，而NF-YA3B的过表达延迟了转基因番茄植物的开花。NF-YA3B被证明在酵母三杂化测定中与多个NF-YB/NF-YC异二聚体形成异三聚体蛋白复合物。生化证据表明，NF -YA3B直接与单个花桁架（SFT）启动子的CCAAT顺式元素结合以抑制其基因表达。这些发现发现了NF-YA3B在调节番茄开花时间中的关键作用，并且可以应用于农作物中开花时间的管理。