科学家利用CRISPR基因编辑技术培育更好的林木 以实现可持续纤维生产

科学家利用CRISPR基因编辑技术培育更好的林木以实现可持续纤维生产在北卡罗来纳州立大学CRISPR先驱RodolpheBarrangou和树木遗传学家JackWang的领导下，研究小组利用预测建模设定了降低杨树木质素水平、提高碳水化合物与木质素（C/L）比率以及增加两种重要木质素结构单元（丁香基和愈创木基（S/G））比率的目标。Barrangou和Wang说，这些综合化学特性代表了纤维生产的甜蜜点。北卡罗来纳州立大学食品、生物加工和营养科学ToddR.Klaenhammer特聘教授、该论文的共同通讯作者Barrangou说："我们正在利用CRISPR技术建造一个更具可持续性的森林。CRISPR系统提供了编辑单个基因或基因家族以外的更多基因的灵活性，使木材特性得到更大的改善。"CRISPR修饰的杨树（l）和野生杨树在北卡罗来纳州立大学的温室中生长。资料来源：北卡罗来纳州立大学杨振民研究小组利用机器学习模型预测并筛选了近7万种不同的基因编辑策略，这些策略针对21个与木质素生产相关的重要基因--有些策略一次改变多个基因。这一过程确定了347种策略；其中99%以上的策略至少针对三个基因。在此基础上，研究人员选出了七种最佳策略，这些策略的建模结果表明，这些策略将使树木达到化学甜点--木质素含量比野生或未经改造的树木低35%；C/L比比野生树木高200%以上；S/G比比野生树木也高200%以上；树木生长速度与野生树木相似。CRISPR修饰的木材（l）与野生型杨树木材（r）呈现红色根据这七种策略，研究人员利用CRISPR基因编辑技术培育出了174个杨树品系。在北卡罗来纳州立大学的温室中培育6个月后，对这些杨树的检测结果显示，一些品种的木质素含量降低了50%，而另一些品种的C-L比率则提高了228%。研究人员说，有趣的是，4至6个基因编辑的树木木质素减少更为显著，尽管3个基因编辑的树木木质素减少高达32%。单基因编辑根本无法大幅降低木质素含量，这表明利用CRISPR技术改变多基因可为纤维生产带来优势。该研究还包括复杂的纸浆生产厂模型，这些模型表明，降低树木中的木质素含量可提高纸浆产量并减少所谓的黑液（制浆的主要副产品）。这可帮助纸浆厂将可持续纤维的产量提高40%。如果在工业化生产中减少树木中的木质素并提高C/L和S/G比率，那么纤维生产中发现的效率可使纸浆生产中的温室气体排放量最多减少20%。林木是地球上最大的生物碳汇，对遏制气候变化至关重要。它们是我们生态系统和生物经济的支柱。在北卡罗来纳州，林业对当地经济的贡献超过350亿美元，并提供了约14万个工作岗位。北卡罗来纳州立大学助理教授兼森林生物技术组主任、该论文的共同通讯作者Wang说："当我们的自然资源日益受到气候变化的挑战并需要利用更少的土地生产更可持续的生物材料时，多重基因组编辑为提高森林的恢复力、生产力和利用率提供了一个绝佳的机会。"接下来的步骤包括继续进行温室测试，以观察基因编辑树木与野生树木相比的表现。随后，研究小组希望通过田间试验来衡量基因编辑树木是否能够承受受控温室环境之外的室外生活所带来的压力。迈向可持续发展的未来。研究人员强调了多学科合作的重要性，这项研究涵盖了北卡罗来纳州立大学的三个学院、多个系、北卡罗来纳州植物科学计划、北卡罗来纳州立大学分子教育、技术和研究创新中心（METRIC）以及合作大学。"结合遗传学、计算生物学、CRISPR工具和生物经济学的树木育种跨学科方法极大地扩展了我们对树木生长、发育和森林应用的认识，"论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后学者DanielSulis说。"这种强大的方法改变了我们的能力，使我们能够揭开树木遗传学的复杂性，并推导出综合解决方案，从而改善生态和经济上重要的木材性状，同时减少纤维生产的碳足迹。"在北卡罗来纳州立大学植物科学和林业领域长期创新传统的基础上，Barrangou和Wang创建了一家名为TreeCo的创业公司，以推动CRISPR技术在林木中的应用。这项由北卡罗来纳州立大学教师领导的合作努力旨在将树木遗传学的洞察力与基因组编辑的力量相结合，培育出更健康、更可持续的未来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371397.htm

科学家发现普通细菌的嗜血行为

科学家发现普通细菌的嗜血行为这一研究成果发表在《eLife》杂志上，为了解血流感染的发生过程和潜在治疗方法提供了新的视角。华盛顿州立大学研究员阿登-贝林克（ArdenBaylink）拿着一个装有沙门氏菌的培养皿。贝林克和博士生西耶娜-格伦（SienaGlenn）发表的研究表明，世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉血清（人体血液的液体部分），血清中含有细菌可以用作食物的营养物质。图片来源：华盛顿州立大学兽医学院TedS.Warren细菌研究与实验"感染血液的细菌可能是致命的，"该研究的通讯作者、西悉尼大学兽医学院教授阿登-贝林克（ArdenBaylink）说。"我们了解到，一些最常引起血液感染的细菌实际上能感知人体血液中的一种化学物质，并向它游去"。贝林克和这项研究的第一作者、西悉尼大学博士生西耶娜-格伦发现，至少有三种细菌，即肠炎沙门氏菌、大肠埃希氏菌和柯氏柠檬杆菌会被人体血清吸引。这些细菌是导致炎症性肠病（IBD）患者（约占总人口的1%）死亡的主要原因。这些患者通常会有肠道出血，这可能是细菌进入血液的入口。华盛顿州立大学博士生西耶娜-格伦（SienaGlenn）使用高倍显微镜。格伦与助理教授阿登-贝林克（ArdenBaylink）及其同事合作发表的研究表明，世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉人体血液中的液体部分--血清。图片来源：华盛顿州立大学兽医学院TedS.Warren研究人员利用贝林克公司设计的一种名为"化学感知注射钻机测定法"的高倍显微镜系统，通过注射微量人体血清模拟肠道出血，观察细菌向出血源移动的过程。这种反应非常迅速--致病细菌只需不到一分钟的时间就能找到血清。新疗法的潜力作为研究的一部分，研究人员确定沙门氏菌有一种名为Tsr的特殊蛋白质受体，能让细菌感知并游向血清。利用一种叫做蛋白质晶体学的技术，他们能够看到这种蛋白质与丝氨酸相互作用的原子。科学家们认为，丝氨酸是细菌能够感知并消耗的血液中的化学物质之一。格伦说："通过了解这些细菌是如何检测血液来源的，我们将来可以开发出阻断这种能力的新药。这些药物可以改善高血液感染风险的IBD患者的生活和健康状况。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428275.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428275.htm

科学家发现让人不睡觉的机制

科学家发现让人不睡觉的机制华盛顿州立大学的研究人员发表论文，他们使用遗传和化学技术可逆的改变小鼠基底前脑中星形胶质细胞的活性，能让小鼠连续几个小时保持清醒，没有表现出任何睡意的迹象。研究人员表示，这项研究或有助于创造出能长时间让人保持清醒的药物，比如轮班工人不会昏昏欲睡，宇航员、飞行员、士兵、医疗人员、急救人员可以在较长时间内无需睡眠。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot

科学家发现使食物看起来更美味的秘密

科学家发现使食物看起来更美味的秘密根据最近的一项研究，一家餐厅可能通过使用汉堡或其他菜单项目的吸引人的照片来提高销售额，特别是如果使用了正确的滤镜。根据这项研究，在色彩饱和度高的照片中，食物看起来更新鲜、更美味，这增加了观众购买菜单物品的意愿。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1322885.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1322885.htm

科学家首次在复杂的纳米结构中发现独特性质

科学家首次在复杂的纳米结构中发现独特性质来自北卡罗来纳州立大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在复杂的纳米结构中发现了一种独特的特性，这种特性以前只在简单的纳米结构中看到过。另外他们还发现了允许这种特性存在的材料的内部力学原理。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1330263.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1330263.htm

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存包括哥廷根大学科学家在内的一个国际研究小组研究了在类似火星的环境中红茶菌培养物生存的可能性。红茶菌是一种流行的饮料，它是通过使用红茶菌培养物（一种细菌和酵母的共生培养物）发酵糖化茶而制成。令人惊讶的是，尽管模拟的火星大气破坏了红茶菌培养物的微生物生态，但一种产生纤维素的细菌物种仍然存在。该研究结果发表在《微生物学前沿》（FrontiersinMicrobiology）杂志上。2014年，在欧空局的帮助下，从事"生物和火星实验"（BIOMEX）项目的研究人员将红茶菌培养物发射到国际空间站（ISS）。该项目目的是为了更好地了解纤维素作为生物标志物的弹性，红茶菌的基因组结构，以及它的地外生存行为。这些样品在地球上被重新激活，并在国际空间站外的模拟火星条件下培养了一年半之后，又进行了两年半的培养。哥廷根大学兽医研究所所长BertramBrenig教授与来自巴西米纳斯吉拉斯州立大学的研究人员一起工作，负责对重新激活的培养物和单个红茶菌培养物的元基因组进行测序和生物信息分析。“根据我们的元基因组分析，我们发现模拟的火星环境极大地破坏了红茶菌培养物的微生物生态。然而，我们惊讶地发现，Komagataeibacter属的纤维素生产细菌幸存下来。”这些结果表明，细菌产生的纤维素可能是它们在地外条件下生存的原因。这也提供了第一个证据，表明细菌纤维素可能是地外生命的生物标记，而纤维素基的膜或薄膜可能是保护生命和在地外定居点生产消费品的良好生物材料。这些实验的另一个有趣的方面可能是开发新的药物输送系统，例如，开发适合在太空使用的药物。另一个重点是调查抗生素抗性的变化：研究小组能够表明，抗生素和金属抗性基因的总数--意味着尽管环境中存在抗生素或金属，这些微生物仍可能存活--在暴露的培养物中得到了丰富。科学家们说：“这一结果表明，未来应特别关注太空医学中与抗生素抗性有关的困难。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302647.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302647.htm