2021 年 1 月 10 日 — 作物保护部,ICAR-国家水稻研究所 (NRRI),Cuttack-753006,。印度奥里萨邦。* 通讯作者。摘要。国际期刊...
摘要气候变化严重影响全球农业,气温升高直接影响产量。蔬菜是人类日常消费的重要组成部分,因此在所有农作物中具有重要意义。人类人口日益增加,因此需要寻找替代方法来最大限度地提高蔬菜的产量。气温升高直接影响植物的生化和分子过程;对品质和产量产生重大影响。培育高产的耐气候作物需要很长时间和大量的育种工作。然而,随着基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等新组学技术的出现,在许多蔬菜作物中,挖掘与高温胁迫适应性相关的途径信息的效率和有效性得到了提高。除了组学之外,基因组学辅助育种和基因编辑和快速育种等新育种方法的使用使得能够创造出更耐高温的现代蔬菜品种。总的来说,这些方法将缩短创造和发布新蔬菜品种的时间,以满足日益增长的生产力和质量需求。本综述讨论了高温对蔬菜的影响,并重点介绍了最近的研究,重点关注组学和基因组编辑如何更有效、更快地生产耐高温的蔬菜。
各种病原体引起的植物病害导致农作物产量严重下降,威胁全球粮食安全。植物免疫的遗传改良被认为是控制农作物病害最有效和可持续的方法。在过去十年中,我们对分子和基因组水平上植物免疫的理解有了很大的提高。结合生物技术的进步,特别是基于成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/Cas9 的基因组编辑,我们现在可以快速识别新的抗性基因并以前所未有的方式设计抗病农作物。在这篇综述中,我们总结了目前对植物免疫的认识,并概述了农作物抗病性改良的现有和新策略。我们还讨论了该领域现有的挑战,并提出了未来研究的方向。版权所有 © 2022,作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所和中国遗传学会。由爱思唯尔有限公司和科学出版社出版。这是一篇根据 CC BY 许可 ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ) 开放获取的文章。
您是否注意到您所在社区的一些人种植和销售蔬菜作物和观赏植物?作为一名年轻的企业家,在加纳生产蔬菜和观赏植物可以是一项回报丰厚且有利可图的事业。观赏植物用于美化许多新房的景观,只要具备适当的技能和知识,您就可以将其变成一项成功的事业。在本节中,我们将首先探讨蔬菜作物和观赏植物企业成功的创业方案的特点。此外,本节旨在帮助学习者对蔬菜作物和观赏植物企业成功发展的特征和模式进行分类。本节的相关性在于帮助您获得如何以较低的成本成功生产蔬菜作物和观赏植物的知识和技能,以吸引更多加纳人购买这些植物。本节还将向您介绍一些创新和新兴技术,这些技术可改善全球农业生产。它还将帮助您评估这些技术在蔬菜作物和观赏植物生产中的应用。您将了解组织培养在蔬菜作物和观赏植物企业中的用途和重要性。在本部分的学习之旅结束时,您将能够识别和解释农业中使用的各种新兴技术,例如温室、智能农业、自动化等。本节的相关性在于帮助您了解用于使种植蔬菜作物和观赏植物更容易的新兴技术。同样,本节旨在提高您对创新和技术的欣赏,以及它们如何提高资源效率、增强植物健康和提高作物产量。
抽象的植物育种旨在发展改善的作物品种。许多农作物具有多倍体且通常高度杂合的基因组,这可能使多倍体作物的繁殖成为真正的挑战。通过使用标记辅助选择(MAS)改善了基于交叉和选择的传统育种的效率(MAS),并且在多倍体作物中也应用了MAS,这有助于例如。用于浸润繁殖。然而,由于每个基因的均匀拷贝(等位基因),因此很难在多倍体作物中使用等方法。基因组编辑技术已彻底改变了诱变,因为它可以精确选择目标。基因组编辑工具CRISPR/CAS对于多倍体中的靶向诱变特别有价值,因为基因的所有等位基因和/或副本都可以立即靶向。即使是多个具有多个等位基因的多个基因,也可以同时靶向。除了有针对性的诱变外,所需的靶向诱变还可能成为基因组编辑的有希望的应用,以改善
玉米:美国人熟知并喜爱的作物……或者至少我们是这么认为的。现代玉米看起来与其原始形态——一种名为大刍草的野草——如此不同,你很难认识到这两种植物有关联。经过数千年的定向进化,大刍草的小穗和难以消化的谷粒进化成了玉蜀黍的大穗,每个穗上有多达 500 颗多汁的谷粒(图 1)。1 玉米只是人类主导植物进化的一个例子;自文明开始以来,我们就一直在驯化和栽培农作物品种。虽然用于选择性育种植物的技术随着时间的推移而变得越来越先进,但基本原理仍然是一样的——利用物种中现有的变异来增加我们认为“理想”性状的流行率,比如玉米的穗更大。从历史上看,这是通过连续的育种实现的;今天,借助强大的基因组编辑工具,我们能够用更少的时间和精力获得相同(甚至更显著)的结果。
农业生产食物始于大约 10,000 年前,其历史充满了技术和生物方面的长足进步。在 20 世纪 60 年代相对较新的绿色革命期间,国际社会对小麦、水稻和玉米等谷物的农业改良进行了研究投入,培育出了新的高产品种,这些品种得到了广泛种植,为世界许多地区带来了更大的粮食安全 1 。随后,分子遗传工具的兴起开启了基因组育种时代,其中分子育种和基因工程变得越来越突出 2 。到 2050 年,全球人口预计将达到 97 亿。如果不改变消费习惯和食物浪费,要满足这一更高的食物需求,估计食物产量需要增加 25% 至 100% 3、4。与此同时,世界许多地区的农作物产量停滞不前 5 ,气候变化威胁着全球农业系统 6、7 ,主要农作物的产量和营养成分预计将下降 8-10 。此外,农作物病原体和害虫的范围正在向全球两极转移 11 。这些对持续粮食安全的挑战需要多种解决方案,包括社会、技术和经济变革。解决方案的一部分是对栽培作物进行内在改良 2 。随着技术的进步和成本的降低,越来越多的基因组和表型信息可供利用。与传统育种相比,新的植物育种技术减少了改良农艺性状所需的时间。这些技术有可能带来改进,例如提高对非生物和生物胁迫的耐受性以最大限度地减少产量损失,以及改善食品营养和质量。未充分利用和具有区域重要性的作物通常适合在边际土地上生长,可以进一步改良和更广泛地种植,以实现全球饮食多样化。我们讨论了如何应用新的生物分子和机械工具来更好地了解农作物性能背后的遗传学和生理学,并讨论了如何将这些新工具应用于食品生产和质量的创新。
第1部分理解和破坏害虫•1。对蓟马和其他小型飞行昆虫的视力和嗅觉的理解,以增强生物控制:新西兰的植物和食品研究; •2。昆虫的基因工程以抑制虫害繁殖:美国北卡罗来纳州立大学的麦克斯·斯科特(Max Scott); •3。开发基于植物的昆虫生物防治剂:Azucena Gonzalez-Coloma,CSIC,西班牙; •4。基于神经肽的生物防治剂的开发用于管理害虫:英国格拉斯哥大学Shireen Davies; •5。使用基因沉默(RNA干扰)技术产生安全的杀虫化合物:意大利Enea的Salvatore Arpaia; •6。理解反对害虫攻击的植物防御:美国路易斯安那州立大学的迈克尔·斯托特;第2部分改善了生物防治产品开发和使用•7。制定生物防治剂以进行植物保护的钥匙问题:琳达·马斯卡特(Linda Muskat),应用科学大学 - 德国比勒菲尔德(Bielefeld); •8,促进新的生物防治产品来控制害虫:新西兰林肯大学Travis Glare; •9,用于害虫控制的生物防治剂的应用技术开发:奥地利奥地利理工学院的Claudia Preininger; •10。对害虫的生物防治剂进行改进:美国环境保护局的香农·博尔赫斯,生物农药和污染预防司;