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CRISPR/Cas9介导糖生物碱通路基因编辑创制无糖生物碱淀粉马铃薯及副产物可持续利用研究
引言马铃薯(Solanum tuberosum L.)是全球第四大粮食作物,其块茎除作为主食外,还是淀粉、饲料、酒精等工业的重要原料。甾体糖生物碱(Steroidal Glycoalkaloids, SGAs)是马铃薯中一类具有毒性的胆固醇衍生次级代谢产物,主要包含α-茄碱(α-solanine)和α-卡茄碱(α-chaconine)。块茎中SGA含量过高不仅威胁鲜食安全,也阻碍淀粉加工副产物(如果汁和薯渣)作为食品或饲料的再利用。目前,马铃薯淀粉加工副产物中SGA会结合蛋白质和纤维,导致其难以安全利用。传统育种因马铃薯四体遗传和高杂合性而效率低下,现代基因编辑技术如CRISPR/Cas9为创
来源:Plant Biotechnology Journal
时间:2025-10-20
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综述:RKIP与肿瘤免疫逃逸:重塑具有免疫抑制作用的肿瘤微环境
RKIP,即Raf-1 Kinase Inhibitor Protein,是一种在多种癌症中具有重要作用的多功能蛋白。它不仅参与细胞内信号转导,还被发现与肿瘤免疫微环境(TME)的调控密切相关。随着对肿瘤免疫逃逸机制研究的深入,RKIP在免疫调控中的双重角色逐渐受到关注。一方面,它作为经典的肿瘤抑制因子,通过抑制多种促癌信号通路,如MAPK/ERK、NF-κB和GSK3β等,从而抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。另一方面,RKIP在免疫微环境中的作用使其成为免疫调节的重要参与者,通过影响免疫细胞的浸润、极化以及免疫检查点分子的表达,调节肿瘤免疫逃逸过程。这些发现不仅揭示了RKIP在癌症进展中的复
来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer
时间:2025-10-20
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综述:探索增强作物非生物胁迫抗性的新型微生物方法:机制与应用
微生物:作物抗逆性的天然盟友面对化学肥料和农药对植物营养品质和健康的负面影响,以及干旱、盐碱等非生物胁迫对全球农业的严峻挑战,微生物技术正成为可持续农业的新突破口。植物根际促生菌(PGPR)、菌根真菌和内生菌等微生物通过多种机制帮助作物抵御逆境,例如分泌渗透调节物质(如脯氨酸)、增强养分吸收效率(如磷、铁),并激活植物的抗氧化防御系统(如超氧化物歧化酶SOD活性提升)。这些互作不仅缓解了胁迫损伤,还显著提高了作物生物量和产量。CRISPR/Cas:精准解码植物-微生物对话现代植物育种技术,尤其是CRISPR/Cas介导的基因组编辑,为揭示微生物调控作物抗性的分子机制提供了强大工具。通过靶向编辑
来源:Physiologia Plantarum
时间:2025-10-20
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基于细胞高通量筛选的单价降解剂发现:机制解析与药物开发新策略
在药物研发领域,传统小分子抑制剂面临着难以靶向"不可成药"靶点的重大挑战。这些靶点通常缺乏明确的活性位点,或者其功能依赖于蛋白-蛋白相互作用,使得常规的抑制策略难以奏效。靶向蛋白降解(Targeted Protein Degradation, TPD)技术的出现为这一困境带来了突破性解决方案,其中蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)和分子胶水降解剂(Molecular Glue Degraders, MGDs)等新兴模式备受关注。然而,当前TPD药物发现主要集中于双功能降解剂,这些分子通常面临口服生物利用度差、中枢神经系统渗透性不佳等药代动力学挑战。相比之下,单价降解剂具有分子量小、类药性好的优
来源:npj Drug Discovery
时间:2025-10-20
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综述:昆虫害虫控制中条件性性别转换系统的研究进展
温度诱导型条件性别转换系统近年来,研究人员开发了多种利用温度变化触发雌性昆虫雄性化的条件性别转换系统。在地中海实蝇(Ceratitis capitata)和斑翅果蝇(Drosophila suzukii)中,科学家通过CRISPR-Cas9技术在transformer-2(tra2)基因中引入点突变,获得了温度敏感型tra2ts2突变体。该突变导致TRA2蛋白在高温下不稳定而失活。TRA2蛋白是许多昆虫性别决定通路的关键组分,它与transformer(tra)蛋白形成复合物,共同调控下游靶基因(如doublesex,dsx)的雌性特异性剪接。在斑翅果蝇中,携带纯合tra2ts2突变的雌性个体
来源:Current Opinion in Insect Science
时间:2025-10-20
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果蔬采后真菌病害的生物防治策略:微生物拮抗剂与植物天然产物的应用与优化
新鲜诱人的水果和蔬菜从田间到餐桌的旅程中,潜伏着看不见的“杀手”——采后真菌病害。灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引起的灰霉病、扩展青霉(Penicillium expansum)导致的青霉病、以及链格孢(Alternaria spp.)引发的黑斑病等,不仅造成巨大的经济损失,其产生的真菌毒素如展青霉素(patulin)更直接威胁消费者健康。长期以来,化学杀菌剂是控制这些病害的主要手段,但随之而来的病原菌抗药性、农药残留以及环境污染等问题日益凸显。在全球倡导绿色、可持续农业的背景下,开发高效、安全的替代防控策略迫在眉睫。自然界本身蕴藏着丰富的“武器库”,其中,有益微生物(微生物拮抗
来源:Physics of Life Reviews
时间:2025-10-20
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综述:CRISPR与表观遗传双向调控:从互作机制到治疗潜力
1. 引言表观遗传修饰,包括DNA甲基化、组蛋白翻译后修饰和非编码RNA介导的调控,代表了基因组控制的关键层面,它们能在不改变底层DNA序列的情况下动态影响基因表达。这些机制从根本上塑造了细胞身份、分化和组织稳态,其失调与疾病发病机制密切相关。例如,在癌症中,肿瘤抑制基因启动子的高甲基化可导致其转录沉默,从而促进不受控制的增殖和转移。与此同时,成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)系统已从一种适应性细菌免疫系统演变成一个多功能生物技术平台。虽然最初以其基因编辑能力闻名,但CRISPR技术已迅速扩展到功能基因组学、染色质成像,尤其是表观遗传工程领域。其中一个关键创新是核酸酶失活的Cas9(d
来源:Computational and Structural Biotechnology Journal
时间:2025-10-20
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利用基因枪递送Cas9 RNP和瞬时表达构建体高效生产基因编辑洋葱植株
洋葱作为全球重要的蔬菜作物,其育种进程却长期受制于遗传转化效率低下的瓶颈。传统转基因方法不仅耗时耗力,更会导致外源基因残留,给食品安全和环境安全带来隐患。随着CRISPR基因编辑技术的兴起,科学家们开始探索无需稳定转化的编辑策略,其中核糖核蛋白复合物(RNP)递送因其可避免外源DNA整合而备受关注。然而在洋葱中,由于缺乏高效的原生质体再生体系,RNP技术的应用一直难以突破。为解决这一难题,威斯康星大学麦迪逊分校的研究团队创新性地将瞬时表达策略与RNP编辑技术相结合。他们以洋葱抗病关键基因AcDMR6(Downy Mildew Resistant 6)为靶点,通过基因枪共递送Cas9/sgRNA
来源:Plant Cell Reports
时间:2025-10-20
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电穿孔递送CRISPR/Cas9系统实现皱纹盘鲍肌肉生长抑制素基因编辑
作为具有重要经济价值和生态意义的海洋软体动物,鲍鱼在可持续水产养殖中扮演关键角色。CRISPR-Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein 9)基因编辑技术的发展与应用为提升育种效率开辟了新途径。此前已通过显微注射技术在鲍鱼中实现CRISPR/Cas9介导的基因编辑。本研究选取皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)的肌肉生长抑制素(Myostatin, MSTN)基因作为靶点,结合电穿孔递送系统开展CRISPR-Cas9基因编辑实验。结果表明,
来源:Marine Biotechnology
时间:2025-10-20
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捕食性多型性进化的平行基因组机制揭示表型可塑性的遗传同化路径
在自然界中,许多生物展现出令人惊叹的表型可塑性——同一基因型在不同环境下产生不同表型的能力。这种能力使生物能够快速适应环境变化,其中资源多型性尤为引人注目。资源多型性是指生物根据资源可获得性调整其取食结构的现象,如捕食性线虫能够根据食物来源发育出不同的口腔形态:微生物取食型(St)适合取食细菌,而捕食型(Eu)具有特化的牙齿结构,能够捕食其他线虫。尽管表型可塑性在适应中具有明显优势,但其进化机制仍是进化生物学中的核心问题。特别是,可塑性本身如何进化?在长期选择压力下,可塑性是会增强还是会通过遗传同化(即原本由环境诱导的性状转变为遗传固定的过程)而丧失?这些问题亟待实验研究的验证。为了回答这些问
来源:SCIENCE ADVANCES
时间:2025-10-19
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BRIGHT系统:通过二价近红外纳米抗体介导的级联照明实现非重复序列的高信噪比活细胞成像
摘要基因组位点和基因组非依赖性DNA表现出与生理功能相关的异质性动力学。非重复序列的活细胞成像至关重要,但受到低信噪比(SNR)的限制,影响了精确识别和动态追踪。本研究报道了BRIGHT(Bivalent near-infrared nanobody-mediated cascade illumination of genomic loci for high-SNR tracking)系统的开发,用于非重复序列的活细胞成像。BRIGHT采用dCas9-n×ALFA靶向基因组位点,并通过二价结合以及靶向ALFA标签的二价近红外荧光纳米抗体(Bi-NIR-FbALFA)的抗原依赖性照明触发级联依赖
来源:Advanced Science
时间:2025-10-19
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基于肌肉特异性病毒样颗粒的基因编辑疗法治疗杜氏肌营养不良症
肌肉是维持人体运动功能的核心组织,当肌肉细胞中的基因出现缺陷时,会导致一系列严重的遗传性肌肉疾病,其中杜氏肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy, DMD)是最常见的一种。这种疾病由于Dmd基因突变导致肌营养不良蛋白(dystrophin)缺失,患者会出现进行性肌肉萎缩和无力,最终因呼吸衰竭而早逝。传统的基因治疗方法面临巨大挑战——如何将基因编辑工具精准地递送到遍布全身的骨骼肌细胞中,同时避免对其他组织造成影响?目前,病毒载体如腺相关病毒(AAV)虽然能够递送CRISPR-Cas9系统,但存在长期表达、潜在免疫原性和脱靶效应等问题。而病毒样颗粒(virus-lik
来源:Nature Communications
时间:2025-10-19
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利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除OsBADH2基因成功赋予籼稻品种IR-64巴斯马蒂香气
水稻作为全球半数人口的主要粮食,是重要的营养来源。印度是全球第二大水稻生产国和消费国。稻米香气被视为最重要的性状之一,因其是决定市场价格的关键因素,并与地方及国家认同感相关。香气合成的遗传基础在水稻中已得到充分探索,其受控于甜菜碱醛脱氢酶2基因(betaine aldehyde dehydrogenase 2, OsBADH2)的隐性突变,该突变导致2-乙酰-1-吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline, 2AP)的合成。然而,诸如IR-64等非香型水稻品种携带的是功能正常的OsBADH2基因。因此,为了在IR-64中诱导香气,研究人员采用了CRISPR/Cas9工具来敲除OsBADH
来源:Plant Physiology Reports
时间:2025-10-19
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综述:应对小麦Bipolaris sorokiniana的挑战:可持续粮食安全的治理策略与未来方向
2 病原菌分类、形态与繁殖生物学Bipolaris sorokiniana属于Loculoascomycetes纲、Pleosporales目、Pleosporaceae科。其无性阶段可产生多细胞、椭圆形的分生孢子(15–28 × 40–120 μm),在培养基上菌落呈白色至深灰色。该菌主要通过分生孢子进行无性繁殖,有性阶段(Cochliobolus sativus)在自然界极为罕见,仅在实验室条件下可通过MAT-1与MAT-2交配型菌株配对诱导产生子囊壳。全基因组测序显示,强毒力分离株BS112基因组大小为35.64 Mb,含有ToxA效应子基因,该基因与Pyrenophora tritic
来源:Discover Agriculture
时间:2025-10-19
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综述:利用合成生物学重新设计共生体系统
合成生物学工具助力共生体系统研究共生体(Holobiont)是指宿主与其关联的微生物群(包括细菌、古菌、真菌、原生生物和病毒)共同构成的一个协同整体,作为一个独立的生态和进化单元发挥作用。理解其内部复杂的相互作用对于揭示营养吸收、免疫功能和环境适应等生物学过程至关重要。合成生物学通过提供精确的遗传工具,正推动该领域从描述性研究转向功能性工程。合成生物学工具包解析共生体表面展示:工程化直接物理接触微生物伙伴需要通过细菌粘附素蛋白与宿主受体结合,完成“初次握手”以定植。表面展示技术通过将异源蛋白(如纳米抗体)与锚定基序融合表达,使它们突出细胞表面,介导与环境中其他细胞的相互作用。例如,利用根癌农杆
来源:TRENDS IN Biotechnology
时间:2025-10-18
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靶向肿瘤内在TAK1通过TNF-α驱动细胞死亡增强癌症免疫治疗
尽管免疫检查点抑制剂在癌症治疗中取得了显著成功,但许多患者仍然面临治疗无应答或复发的问题。这促使科学家不断寻找能够增强现有免疫疗法效果的新策略。近年来,CRISPR筛选技术揭示了肿瘤细胞内在的TNF-α信号转导介质,特别是TAK1(转化生长因子β激活激酶1),在促进肿瘤对细胞毒性T细胞的敏感性方面发挥着关键作用。在这项发表于《Cell Death and Disease》的研究中,研究人员深入探讨了靶向肿瘤细胞中TAK1如何通过调控TNF-α驱动的细胞死亡机制来增强抗肿瘤免疫反应。他们发现,抑制TAK1能够显著降低肿瘤细胞对TNF-α诱导细胞毒性的阈值,使肿瘤细胞更容易发生程序性死亡。为了回答
来源:Cell Death & Disease
时间:2025-10-18
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基于空间限域效应激活纳米机器的无电源食源性病原体现场检测技术CEANMA
亮点检测原理CEANMA采用一对DNA工程化纳米机器(Nanomachine I和Nanomachine II),当它们在目标细菌表面共定位时,可触发邻近诱导的滚环扩增(RCA)。Nanomachine I由金纳米颗粒核心构成,表面修饰两种单链DNA:结合链(Binding Strand)和间隔链(Spacer Strand)(图1a)。每条结合链包含一个3‘端硫醇修饰的聚胸腺嘧啶结构域(T60)和一个5’端的胆固醇分子,后者能像“分子锚”一样嵌入细菌膜。结论我们成功开发了基于空间限域效应激活纳米机器介导的扩增(CEANMA)技术,用于实现无电源、高灵敏度、可视化的食源性病原体(以沙门氏菌肠炎
来源:Biosensors and Bioelectronics
时间:2025-10-18
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建立菊苣属植物原生质体技术平台以应用新型基因组编辑技术:从细胞再生到无DNA基因编辑的创新突破
在植物育种领域,基因组编辑技术特别是CRISPR/Cas9系统的出现带来了一场革命。然而,尽管技术日益成熟,如何实现高效、无外源DNA整合的精准编辑仍然是制约其广泛应用的关键难题。传统的稳定转化方法需要将编辑工具整合到基因组中,不仅会产生转基因生物(GMO),还需要通过多代杂交来去除外源基因,耗时耗力。相比之下,通过原生质体瞬时转染预组装的核糖核蛋白(RNP)复合物——即Cas9内切酶与特异性单链向导RNA(sgRNA)的结合体——提供了一种无DNA的编辑策略,能有效避免外源遗传物质的整合。但是,建立标准化的原生质体再生体系仍然面临巨大挑战。不同品种和生物型之间再生效率存在显著差异,这使得从原
来源:New Biotechnology
时间:2025-10-18
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黄瓜CsCLV2功能缺失导致矮化与确定性生长的分子机制解析
黄瓜(Cucumis sativus L.)作为全球重要蔬菜作物,其理想株型可优化空间利用并提升机械化栽培效率。本研究鉴定出一个矮化突变体csdw3,其表现为株高降低、节间缩短及节数减少。遗传分析表明该表型由单隐性基因控制。精细定位将候选区间锁定于1号染色体80 kb区域,并在CsCLV2基因中发现102 bp缺失——该基因编码与拟南芥CLAVATA2同源的富亮氨酸重复受体样蛋白。通过CRISPR-Cas9技术构建的功能缺失突变体重现了矮化表型,证实CsCLV2在株高调控中的作用。组织学分析显示,CsCLV2功能缺失导致茎尖分生组织(SAM)发育提前终止,从而减少节数与节间长度。蛋白互作实验进
来源:The Plant Journal
时间:2025-10-18
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利用抑制剂文库筛选小鼠早期胚胎发育新调控因子的创新研究及其在辅助生殖技术中的意义
1 引言不孕症已成为全球性健康问题,约每六人中就有一人受影响。提高辅助生殖技术(ART)成功率亟需深入理解受精、早期胚胎发育和植入过程中的关键调控因子。尽管组学技术如蛋白质组学和基因组学已发现许多发育相关因子,但利用抑制剂文库进行功能筛选仍是发现新调控因子的有效策略。本研究通过建立新型筛选系统,旨在发现小鼠早期胚胎发育中的未知调控因子。2 材料与方法研究采用C57BL/6N品系小鼠,通过超数排卵技术(HyperOva诱导)和体外受精(IVF)获取单细胞期胚胎,并采用冷冻保存技术确保遗传背景一致性。使用SCADS抑制剂文库(Kit II ver. 2.0和Kit III ver. 1.6)共95
来源:Frontiers in Cell and Developmental Biology
时间:2025-10-18