摘要：为庆祝DNASTAR公司成立40周年，每月都会介绍Lasergene用户使用DNASTAR的情况。本次，我们向您介绍Dr. John Gray，他使用Lasergene已有30年之久。

为庆祝DNASTAR公司成立40周年，每月都会介绍Lasergene用户使用DNASTAR的情况。本次，我们向您介绍Dr. John Gray，他使用Lasergene已有30年之久。

Dr. Gray小时候在爱尔兰长大，对大自然的热情最终使他在美国俄亥俄州的托莱多大学开启了自己的职业生涯，在那里他以玉米（Zea mays）作为研究调控组学的模式作物。Dr. Gray在玉米基因调控方面的工作，尤其是TFome项目，有望增强作物的抗逆性。

是什么促使您从事科学研究的呢？
我对科学的兴趣源于对大自然的好奇心。这种热爱和好奇心始于我出生的爱尔兰，我从小在乡村和海边长大。我的父母经常带我们去乡村散步，也常常带我们去海边度假。在我10岁之前，我就开始收集贝壳，并利用图书馆的自然指南或者父母送我的生日礼物来辨别它们。我同样受到了爱尔兰自然纪录片的启发，这些纪录片是由艾蒙·德·布特莱尔开创的，还有大卫·贝利、大卫·爱登堡和雅克·库斯托的自然节目。

在高中时，我曾想过自己可能会成为一名海洋生物学家，但在科克大学，彼得·琼斯、帕德里格·惠兰、艾伦·卡斯尔斯和费加尔·奥加拉等教授所教授的植物科学和微生物学给我留下了深刻的印象。在大三的暑假，彼得·琼斯给了我第一次研究机会，我协助从小麦中纯化硝酸还原酶同工酶。艾伦·卡斯尔斯是植物组织培养方面的专家，他和罗杰·朗指导了我的荣誉论文，论文主题是关于在封闭容器中生长的植物的玻璃化现象。

帕德里格·惠兰通过潜水研究海洋生态系统，这启发了我。彼得·琼斯和费加尔·奥加拉向我介绍了分子生物学中令人惊叹的发现，从那时起我就知道这就是我想追求的学科。在那个时候，我写道，我想去发现新的信息，并且也想通过教学把它传递给下一代。

是什么吸引了您从事目前的研究专业？
因为我的研究兴趣方向，我在1987年来到美国攻读博士学位。我非常感谢普渡大学的斯坦·格文，他让我有机会在他的实验室研究农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）的同时学习分子生物学。当时，植物生物学领域有许多新发现，那是一个令人兴奋的时期。

我的第一个博士后职位是在密苏里大学哥伦比亚分校与罗伊·莫里斯一起工作，在那里我研究了农杆菌中的细胞分裂素产生以及烟草属种间杂种中的遗传肿瘤。我的第二个博士后职位是与古里·乔哈尔一起工作，他把我带入了玉米（maize）遗传学的奇妙世界。我们一起成功克隆了玉米中第一个斑点模拟基因，名为lethal leafspot 1 (Lls1)，后来被证明是一种在叶绿素降解中起关键作用的酶的编码基因。秋季树叶颜色的变化在很大程度上是由于这种酶的作用。

虽然我觉得生物学的许多方面都很迷人，但我一直觉得植物非常有趣，因为它们在整个生命周期中必须在原地不动的情况下完成很多事情。通过分子生物学和遗传学，我学会了更好地理解植物，我渴望开始自己的研究实验室。

1998年，我接受了俄亥俄州托莱多大学的一个职位，在那里我建立了自己的实验室。在工作之外，我仍然最喜欢在自然区域散步，尤其是海边。

您的研究主题是如何演变的？
我的研究重点多年来有所变化，这里我将谈谈最占据我实验室精力的那个研究方向。

在托莱多大学，我最初致力于研究玉米的斑点模拟突变体。我开始与几年前已在俄亥俄州立大学建立实验室的埃里希·格罗特沃尔德开展合作。我们结合了各自的技能和兴趣来研究玉米中的基因调控。特别是，我们建立了一个新的资源，这将有助于其他研究人员识别和研究玉米中的转录因子（TFs）。这个资源被命名为玉米转录因子文库，或称TFome，包含有2000多个独立的转录因子克隆。

我们利用这个TFome文库建立了调控苯丙素类基因的基因调控网络。苯丙素途径在植物代谢中具有关键的重要性，因为超过1000种酚类化合物都来源于此。这些化合物包括木质素、黄酮类化合物和花青素，它们有助于增强植物的强度并保护它们免受生物和非生物损伤。

您的研究有哪些现实世界的应用？
我们在玉米中对苯丙素类基因调控的研究成果对其他所有植物都有相关性，因为这一途径在陆生植物中高度保守。

仅在谷物植物中，就有必要培育出更具抗逆性的品种，以更好地抵御生物胁迫和非生物胁迫。通常，改变胁迫响应基因的调控就足以实现这一目标，而无需修改基因本身。

在这个意义上，我们的研究成果预计将对从事谷物研发的植物生物技术公司和育种者具有相关性，他们正在开发具有改良植物形态（即细胞壁中的木质素含量）以及生物或非生物胁迫抗性（即病害抗性）的谷物。

在发现的过程中,接下来会发生什么？
接下来的发现过程包括评估关键的转录因子（TFs）以及它们在植物体内激活或关闭目标苯丙素类基因的机制。转录因子就像钥匙一样，可以开启和关闭基因，然而它们在动态复合体中发挥作用，并且可能对目标基因表达产生积极或消极的影响。

我们需要充分理解这些复合体是如何工作的，以便能够有目的地修改目标基因表达。我们还计划在与玉米亲缘关系较近的物种（如水稻、高粱和其他重要的谷物作物）中鉴定出相应的转录因子，并了解这些转录因子的变异如何影响每种作物。我们的TFome（转录因子组）还可以应用于理解玉米中其他基因和途径的调控，并且可供其他研究人员用于此类目的。

展望未来以及您研究的下一步，您最期待的是什么？
当我们的研究成果与基因编辑等新技术相结合时，我期待看到我们的发现被应用于改良作物品种的培育。在许多方面，我们才刚刚开始在培育改良作物品种方面所能取得的成就。在我在托莱多大学教授的本科分子遗传学实验室（BIOL 3020）中，我挑战学生们分组思考基因编辑如何用于改良家养物种。每个学期，学生们想出的项目都让我感到惊讶，看到一些相同的思路正在被生物技术公司推进，我感到很欣慰。

您是从什么时候开始使用Lasergene的？
自20世纪90年代中期，我开始使用Lasergene，当时我需要分析通过手工双脱氧测序生成的DNA序列。SeqMan软件极大地简化了识别重叠读取和测序错误的过程（例如，查看底层色谱图对于判断序列质量非常有帮助）。当我们从玉米中克隆基因时，SeqBuilder软件使得识别编码区与非编码区，以及构建和绘制精确的基因图谱变得容易得多。一旦我们确定了编码区，当然就需要与GenBank中的同源序列进行比较。直接从GenBank下载序列到SeqBuilder中，使这些研究变得更加直接。然后利用MegAlign进行比较，这对于识别保守区域以及可用于抗血清生成的独特区域很有用。在我们构建玉米转录因子文库（TFome）的过程中，Lasergene软件从引物设计到通过测序确认最终克隆都非常有用。交互式的引物设计界面在引物位置受限于编码区的起始和末端时，对于设计最佳引物非常有帮助。我见证了这些Lasergene程序多年来不断改进，这种持续改进的关注也是我在研究实验室中坚持使用Lasergene而不是其他程序的原因之一。

我们听说您在实验课上使用了Lasergene。可以详细介绍一下吗？
在我教授的分子遗传学实验室（BIOL 3020）中，我使用Lasergene来教学生研究基因及其产物。该软件能够轻松地让学生们第一次研究DNA和蛋白质序列，并理解从GenBank导入的基因图谱。虚拟凝胶工具在教授凝胶电泳时非常有用，翻译工具允许他们看到病毒基因组进化的影响（即不同冠状病毒变体中的氨基酸变化）。当我们教授比较基因组学时，学生们使用MegAlign Pro进行比对和构建系统发育树。当他们做虚拟基因编辑（CRISPR）项目时，他们也使用SeqBuilder Pro设计gRNA/修复模板质粒。总的来说，Lasergene软件包非常适合让学生们快速进入分子遗传学的世界，有助于让序列变得生动并更有意义。

我从BIOL 3020课程中招募了一些本科生，以进一步协助我从玉米中克隆转录因子（TF）序列，用于我们的TFome项目。由于他们已经在课堂上学过如何使用SeqBuilder Pro，所以他们能够迅速绘制出所有的质粒，并使用SeqMan Pro来检查克隆插入片段是否正确。研究生们也使用SeqBuilder Pro进行所有的引物设计，并绘制所有的Gateway重组目的克隆。最后，我们使用MegAlign Pro进行系统发育研究--主要使用其中包含的CLUSTAL或MUSCLE算法。我的一名最近的本科生因为他在他的荣誉论文中生成的富有洞察力的系统发育树而成为了一篇论文的共同作者。

采访最后，还有什么关于Lasergene的话要说吗？
总体而言，我发现Lasergene软件包非常适合用于我的研究实验室以及教育目的。早些时候，我们曾考虑过Vector NTI软件（现已停用），但Lasergene始终更加完善且不断更新。我想这在一定程度上是因为DNASTAR的员工会听取他们收到的反馈。多年来，每当遇到问题时，他们的支持总是对我很有帮助。多年来，我和其他人提出了一些功能改进的建议，我很高兴看到这些改进在后续更新中得以实现。我相信DNASTAR未来将继续提供这样的改进。我也设想，也许有一天，公众甚至会在自己的笔记本电脑上拥有一个DNA软件包，以帮助他们了解自己的基因和健康状况。

我们祝贺Dr. Gray在玉米调控组学研究方面取得的突破，以及他对教育的坚定承诺。他的工作凸显了分子遗传学在应对农业现实挑战方面的潜力。此外，Gray博士长期依赖Lasergene软件，也突显了强大且用户友好型工具在科学发现中的重要性。他的故事令人鼓舞，展示了好奇心、指导和技术创新如何汇聚在一起，推动科学理解的进步，并为改良作物品种的发展做出贡献。

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来源：科学软件网