一种DHFR介导的可调控的腺嘌呤碱基编辑器的构建

摘要 目的：单碱基编辑器作为一种高效、精确、低脱靶的编辑系统,目前被广泛应用于生物体中。然而,Cas核酸酶本身的免疫原性具有引发机体免疫反应的潜在风险,可能阻碍其在基因治疗中的有效和安全使用。因而本研究旨在构建一种由DHFR介导的可调控腺嘌呤碱基编辑器（adenine base editor,ABE）。方法：将大肠杆菌来源的不稳定结构域-二氢叶酸还原酶（ dihydrofolate reductase,DHFR）的一种突变形式,融合于ABE的不同相对位置,构建数种DD-ABE载体。从已发表的内源基因靶点中挑选三个高效位点检测DD-ABE编辑水平。转染四种DD-ABE表达载体,用不同浓度TMP处理,通过Western Blot检测DD-ABE融合蛋白的表达水平。共转染DD-ABE与sgRNA质粒,通过基因组PCR扩增以及Sanger测序检测基因的编辑水平。结果：在构建的四种DD-ABE编辑器中,缺乏TMP的诱导,各组仅有非常少量的DD-ABE融合蛋白表达。TMP最佳工作浓度为10 μmol/L。DD-ABE载体加药组的蛋白表达水平以及基因编辑水平均高于未加药组。ABECD未加药组的碱基编辑效率最低,加药组的蛋白表达水平和编辑效率与ABEmax无明显差异。结论：本研究成功构建ABECD作为可调控的ABE,为其体内应用提供了新的技术依据。     

OsIMA1增强水稻对镉逆境的适应性

铁(Fe)是植物生长发育所必需的营养元素而镉(Cd)是对植物有害的元素且对植物Fe和Cd的吸收存在拮抗作用。OsIMA是一类正调控水稻Fe吸收的一类小肽,其过表达可以促进Fe的积累。为探究OsIMA是否参与水稻对Cd胁迫的适应性,该研究以水稻为研究材料,利用荧光定量PCR分析了OsIMA基因的表达水平,通过遗传转化和CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了OsIMA1过表达植物和ima1突变体植物,评估了OsIMA1过表达和突变体植物在Cd逆境条件下的株高,并利用电联耦合等离子体质谱法测量了根和地上部的Fe和Cd含量。结果表明:(1)Cd处理后,OsIMA1和OsIMA2的转录水平上调。(2)OsIMA1过表达植物比野生型植物对Cd胁迫更耐受。(3)ima1功能缺失突变体比野生型植物对Cd胁迫更敏感。(4)OsIMA1过表达植株根系的Cd含量较高,而ima1突变体植株地上部的Cd含量较高。综上所述,OsIMA1通过限制Cd从根向地上部的转运以增强水稻对Cd逆境的适应能力,该研究结果为定向培育耐Cd作物提供了理论参考。     

厦门后溪水质与流域景观特征沿城乡梯度的变化分析

基于河流水质观测数据和Landsat 8影像数据,分析厦门后溪2013至2017年干季和湿季的水质时空变化特征,研究沿城乡梯度河流水质变化与流域景观特征的关系。结果表明:后溪上游(饮用水水源地水体)和下游(景观水体)溶解氧(DO)分别符合《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》Ⅱ类标准和Ⅴ类标准,但是总氮(TN)和总磷(TP)有不同程度的超标,其中TN的超标比例较高。后溪上游土地利用类型中70%以上为林地,具有涵养水源、保护水质的作用;下游建设用地和耕地比重增加,TN、TP和叶绿素a (Chl a)显著高于上游。耕地和建设用地是提高TN、TP和Chl a等水质参数的主要土地利用类型,斑块密度、香农多样性指数和源汇景观指数与各水质指标也显著相关。冗余分析表明,流域景观特征可解释70%以上水质变化,对TN和TP的影响在湿季更大,而对Chl a的影响在干季较大。土地利用组成、配置、距离、高程和坡度对流域水质均有较大影响,其中土地利用组成对Chl a的影响较大,而景观指数则对TN和TP的影响较大。因此,在流域尺度加强土地利用的规划与综合管理,通过减少和控制地表径流面源污染的途径在一定程度上可降低人类活动对水质的不良影响。