共检索到2364条,权限内显示50条;
[学术文献 ] 华中农业大学探索异源表达动物基因影响农艺性状潜力机制 进入全文
Plant Biotechnology Journal
2025年6月9日，华中农业大学油菜团队研究成果以“Cell death-Inducing DNA Fragmentation Factor Alpha (DFFA)-like Effectors (CIDEs) improve lipid droplets formation and oil accumulation in plant tissues”为题在Plant Biotechnology Journal发表。研究揭示了动物脂滴蛋白CIDE在植物脂滴形成与油脂积累中的作用，并探索了CIDE影响油菜种子油脂积累的潜在机制。为油菜籽油增产提供了全新生物技术策略。油菜（Brassica napus）是全球第三大油料作物，其种子油不仅用于食品加工，也是生物柴油的重要原料。然而，种子含油量是典型的数量性状，提升油菜种子含油量相对困难。脂滴（Lipid Droplets, LDs）是细胞内储存油脂的关键结构，其形态与数量直接影响油脂积累效率。动物中研究显示，CIDEs基因家族（CIDEA、CIDEB、CIDEC）能调控脂滴融合与扩张，但植物中尚未发现其同源基因。为探究CIDEs在甘蓝型油菜中的功能，在油菜种子中特异表达CIDE。近红外光谱分析显示，CIDEs过表达株系种子含油量较野生型（WT）提高7.4%-11.3%，其中油酸（C18:1）为主要增加的脂肪酸。CIDEs过表达株系种子的蛋白质含量与WT无差别，但可溶性糖含量显著降低。透射电镜（TEM）观察发现，转基因种子中脂滴体积显著增大。ImageJ定量分析表明，CIDEs过表达株系种子中脂滴数量减少20.9-34.7%，但单个脂滴面积增加76.2-104.7%，单位面积内脂滴总覆盖面积提升30.3-36.6%。对种子进行萌发试验，发现种子脂滴形态变化不影响种子萌发率。同时，CIDE不影响植物的农艺性状。进一步的研究表明，CIDEs的表达可以促进种子的糖酵解、TCA循环及能量代谢，最终促进种子油脂的积累。
[学术文献 ] 华南农业大学发布全球首个火龙果T2T级别基因组 进入全文
Journal of Integrative Plant Biology
2025年6月5日，华南农业大学园艺学院胡桂兵教授和秦永华教授团队在国际知名学术刊物Journal of Integrative Plant Biology上发表了题为“Gap-free genome and efficient transcript purification system reveals the genomes diversity and chlorophyll degradation mechanism in pitaya”的研究论文。该研究发布了火龙果首个端粒到端粒（T2T）级别的基因组和火龙果病毒污染的转录本纯化系统，揭示了叶绿素降解通路在不同果皮颜色火龙果中调控差异的分子机制。该研究用ONT、PacBio SMRT、Illumina和Hi-C四种测序技术对‘双色一号’火龙果进行了全基因组测序和组装，获得了T2T水平上具有高完整性、连续性和组装质量的火龙果基因组，同时获得了‘红花青龙’（青皮白肉）和‘大红’（红皮红肉）两个高质量火龙果基因组。基于参考基因组的比对，发现火龙果转录组中广泛存在Cactus virus X、Pitaya virus X、Schlumbergera virus X、Zygocactus virus X和Guangxi alphaflexivirus五种病毒。为了解决这一问题，我们设计了一种特异性消化火龙果中病毒转录本的寡核苷酸池，开发了一种高效、新颖和普适性强的火龙果转录本纯化系统。基于火龙果基因组中的结构变异和纯化后的高质量转录组数据，鉴定出一个与火龙果果皮叶绿素积累水平显著正相关的转录因子HuERF72，HuERF72与HuSGR1启动子之间发生相互作用，抑制HuSGR1的表达，从而使火龙果果皮叶绿素降解受阻。该研究解析了HuERF72-HuSGR1转录调控导致火龙果滞绿的调控网络，为火龙果果实颜色调控提供了重要的参考依据。
[学术文献 ] 克莱姆森大学揭示转座子活动是甜橙无性驯化重要驱动力 进入全文
Plant Communications
2025年6月5日，克莱姆森大学计算学院罗峰教授团队联合佛罗里达大学、美国农业部及广东省农业科学院的科研人员，在Plant Communications上发表了题为“Comprehensive transposon insertion profiling unravels the asexual breeding history of sweet orange cultivars”的研究论文。该研究揭示了转座子（TEs）的爆发性活动是驱动甜橙品种多样化的重要遗传动力。研究不仅鉴定出六个“超级活跃”的转座子家族，其产生的海量插入突变还能作为分子“指纹”精确区分几乎所有甜橙品种，更成功重构了甜橙近500年的驯化和全球传播历史，阐明了转座子在人工选择压力下充当“突变加速器”的关键作用。研究团队开发了一套高精度的转座子插入检测流程，对全球127份甜橙核心种质资源进行了分析。研究发现，在34个活跃的TE家族中，有六个家族（五个DNA转座子和一个LTR逆转录转座子）在甜橙中的活性相较于其亲本（宽皮橘和柚）发生了“爆炸性”增长，活性最高的可增强近9000倍。这六个‘超级活跃’的家族贡献了甜橙中超过97.3%的新增TE插入事件。这些海量的、具有高度特异性的TE插入位点（ILs）如同独一无二的分子‘指纹’。一项关键突破是，研究人员为所有主栽品种群（如脐橙、瓦伦西亚橙、血橙、锦橙、冰糖橙等）都找到了标志性TE插入（tag-ILs）——即仅在特定品种群所有成员中稳定存在的‘标签式’突变。基于这些发现，不仅能将所有主要栽培群清晰分开，还能精确区分超过99%的单个品种。这些珍贵的TE分子标记如同记录历史的“活化石”，帮助研究人员构建了首个有根的甜橙系统发育树，清晰地还原了其近500年的三大历史传播事件。研究推断：1. 起源事件：原始甜橙起源于中国，与始祖在TE插入上最接近的品种（UKXC）来自湖南省。2. 中国境内扩散：约在公元1470-1533年间，现代甜橙的共同祖先在中国境内迅速传播，分化出锦橙、冰糖橙、大红等多个地方栽培群。3. 全球传播：一个独特的甜橙祖先（可能与1635年引入葡萄牙的“葡萄牙橙”有关）被传播至海外，随后在不同地区独立演化，形成了当今世界流行的脐橙、瓦伦西亚橙和血橙等非中国起源的品种群。研究表明，这些TE插入并非随机的“垃圾DNA”，其分布显著富集在影响植物发育和激素信号通路等关键基因的功能区域，为性状变异提供了丰富的素材和潜在的调控机制。例如，一个血橙品种群特有的标志性CiMULE1转座子，插入到了与花青素（果实红色来源）合成相关的关键基因CsUFGT的3'-UTR区域。这导致其源于柚的等位基因在血橙果肉中的表达量显著升高，为血橙的着色机理提供了新的解释。类似地，一个瓦伦西亚橙特有的标志性TE插入，也显著提升了其品系中油菜素内酯信号通路关键基因CsSERK2源于橘的等位基因的表达水平。本研究系统性地揭示了转座子活动是驱动甜橙这类重要无性繁殖作物多样化和快速演化的重要引擎。研究成果不仅为解决长期困扰学界的甜橙品种起源和亲缘关系难题提供了全新视角和有力工具，也阐明了在人工驯化过程中，TEs如何作为一种内源性“突变加速器”，通过加速基因变异来响应人类的选择压力。本研究鉴定出的大量品种特异性TE标记，将为全球柑橘产业的品种权保护、种质资源管理和遗传改良提供关键技术支撑。
[学术文献 ] 美国密歇根州立大学揭示近期全基因组复制事件及二萜代谢的大型生物合成基因簇 进入全文
Plant Communications
2025年6月3日，美国密歇根州立大学Bjӧrn Hamberger团队于Plant Communications杂志在线发表了题为A high-quality genome assembly of the tetraploid Teucrium chamaedrys unveils a recent whole genome duplication and a large biosynthetic gene cluster for diterpenoid metabolism的研究论文。本研究揭示了墙生石蚕（Teucrium chamaedrys）基因组中存在大量二萜合成酶基因，并发现这些基因在基因组中显著聚集，形成了一个大型生物合成基因簇（BGC）。通过比较基因组学分析，研究进一步阐释了生物合成基因簇在特化代谢复杂途径的动态进化和增殖中的关键作用。研究团队首先采用牛津纳米孔长读长（265 Gbp）和Illumina短读长（95 Gbp）测序技术，成功组装了墙生石蚕（Teucrium chamaedrys）的高质量基因组（2.9 Gbp）。基因组特征分析显示，其大小约1.7 Gbp，杂合率极低（0.14%），注释获得128,111个高置信度蛋白编码基因。随后，研究者通过多维度分析（BUSCO评估、k-mer分析、OrthoFinder比对及细胞遗传学观察）一致表明该物种为近期形成的四倍体（2n=62），其全基因组复制事件约发生在400万年前。接下来，研究者发现三种石蚕属植物（黄石蚕、马鞭草石蚕和加拿大石蚕）中存在大规模的二萜合酶（diTPS）基因簇，其中黄石蚕的四个基因组区域和马鞭草石蚕的一个区域集中了大部分diTPS基因，这些基因在系统发育上高度相似并显示出显著的共线性关系。这些基因簇同时包含I类和II类催化机制的酶，构成一个可能参与弥罗松二烯合成的生物合成基因簇（BGC），且该BGC还含有多个与二萜代谢相关的CYP71家族细胞色素P450酶。黄石蚕中diTPS基因的显著扩增（呈现1:4的复制比例）可能源于全基因组复制（WGD）事件，这与其作为唇形科中二萜多样性最丰富的属之一的特性相符，而基因冗余和后续的功能分化可能促进了该属特化代谢途径的多样化。最后，本研究系统的解析了石蚕属植物中克罗烷类化合物的代谢机制，通过农杆菌介导的本氏烟草表达系统对T. chamaedrys的四个预测克罗烷合酶进行了功能鉴定。实验证实这些活性酶均特异性催化生成异-KDP，其衍生物异-柯拉瓦醇（11.5分钟）和异-柯拉瓦烯醇（13.5分钟）经质谱确证，与该物种已知的4,18位修饰克罗烷结构特征相符。虽然未检测到(-)-KDP合酶活性，但通过比较基因组学提出了三种可能的进化机制：基因丢失、关键氨基酸突变或趋同进化。
[学术文献 ] 华中农业大学揭示中国核桃亚基因组分化的遗传机制 进入全文
The Plant Journal
2025年6月2日，华中农业大学园艺林学学院林学系王滑副教授团队和中国林业科学研究院林业研究所裴东研究员团队合作在《The Plant Journal》在线发表了题为“Genome assembly and comparative analysis reveal the imbalanced subgenomes divergence and evolutionary history of Juglans cathayensis”的研究论文。该研究揭示了中国核桃（野核桃）亚基因组分化的遗传机制，发现长末端重复反转录转座子的不平衡插入驱动其基因组扩张与亚基因组差异，其早熟性和抗逆性等特征与类黄酮代谢通路及 SOC1 基因的独特缺失密切相关。多年生木本植物的长童期严重阻碍育种效率，中国核桃作为栽培核桃的野生近缘种，却具备独特早花特性。基于中国核桃高质量染色体级基因组，发现其经历两次全基因组复制，长末端重复反转录转座子的不平衡插入驱动了亚基因组分化；研究揭示中国核桃的物种特异性状与类黄酮代谢积累相关，其 SOC1 基因的独特缺失突变或调控早熟性差异，为遗传资源利用提供了见解。研究团队通过基因组、转录组、代谢组和重测序等多组学联合分析，揭示中国核桃进化历史，发现长末端重复反转录转座子的不平衡爆发插入是中国核桃基因组扩张和亚基因组分化的关键驱动因素，亚基因组间基因表达偏向与类黄酮代谢通路密切相关；GWAS鉴定出其物种特异性早熟表型与 SOC1 基因中独特的非移码缺失突变直接关联，该突变通过响应赤霉素和茉莉酸甲酯信号促进营养生长向生殖生长转换，为解析胡桃属进化及遗传资源利用提供了多维度证据。
[学术文献 ] 天津医科大学等开发具有反转编辑窗口和增强保真度的Prime编辑工具rPE 进入全文
Nature Communications
2025年6月4日，天津医科大学肿瘤医院郝继辉、余俊、杨超联合中科院天津工业生物技术研究所张学礼、毕昌昊及天津医科大学石磊团队在《Nature Communications》发表题为“Prime editor with rational design and AI-driven optimization for reverse editing window and enhanced fidelity”的研究论文。该研究介绍了一种名为逆转Prime编辑（reverse Prime Editing, rPE）的新技术，它通过SpCas9导向的变体实现了在HNH介导的切口位点3′方向的DNA编辑。rPE利用nCas9-D10A和针对HNH介导切口位点5′方向的rPE gRNA（rpegRNA），实现了反转编辑窗口和潜在的高保真度。研究发现，通过蛋白语言模型和La蛋白辅助优化HNH和逆转录酶（RT），结合环状rpegRNA策略，rPE在没有切口gRNA或正选择的情况下，编辑效率可达44.41%。此外，rPE还在插入功能性增强变异（如PIK3CDE527G）方面展现出潜力，为细胞治疗提供了可能。Prime编辑（PE）是一种在真核生物中进行精确基因突变的工具，能够在不引起双链断裂（DSBs）的情况下实现靶向DNA修饰。PE由可编程切口酶SpCas9-H840A、逆转录酶（RT）和Prime编辑向导RNA（pegRNA）组成。pegRNA包含引物结合位点（PBS）、RT模板（RTT）和间隔序列。尽管PE在纠正多种已知致病突变方面具有潜力，但其编辑效率和应用范围仍有待提高。研究者们开发了rPE技术，通过将Cas9-H840A转换为Cas9-D10A，并设计基于目标链的pegRNA，实现了编辑窗口的反转。rPE在多个基因组位点上展现出显著的编辑效率，其中rPE2的编辑效率最高可达16.34%。进一步优化rPE系统，包括引入切口gRNA（ngRNA）和工程化rpegRNA（erpegRNA），显著提高了编辑效率。例如，rPE3在EMX1-4位点的编辑效率提高了约2.12倍。此外，通过蛋白语言模型（PLMs）优化HNH和MMLV RT，研究者们识别出多个潜在的高效突变位点，其中Q826E、Q291I和D339E的组合在多个基因组位点上显著提高了编辑效率。研究还探索了rPE在人类细胞中的应用，特别是在引入功能性增强变异方面。例如，在HEK293T细胞中，rPE成功引入了PIK3CDE527G变异，编辑效率分别达到32.8%和44.2%。此外，研究者们还在Jurkat细胞和原代T细胞中验证了rPE系统，发现其能够有效地引入PIK3CD变异，并在与患者衍生类器官（PDOs）的共培养实验中显示出显著的凋亡活性增加。总的来说，这项研究通过合理设计和AI驱动的优化，开发了具有反转编辑窗口和增强保真度的Prime编辑工具rPE。rPE技术不仅扩展了Prime编辑的应用范围，提高了编辑效率，还展示了其在基因治疗中的潜力，特别是在嵌合抗原受体T细胞（CAR-T细胞）疗法中引入功能性增强变异的能力。这一进展为基因编辑工具集增添了新的成员，并为未来的基因治疗应用提供了新的可能性。
