摘要:高氮利用效率(NUE)或耐低氮的作物育种被认为是减少氮肥过量使用造成的成本、碳足迹和其他环境问题的理想解决方案。作为谷物作物的模型植物,大麦具有许多优点,包括适应性好、生育期短、抗逆性强或耐逆性强。因此,提高大麦 NUE 的研究不仅有利于氮高效大麦育种,而且还将为其他谷物作物的 NUE 改良提供参考。本文总结了大麦对氮营养反应的理解、NUE 或耐低氮性的评估、与提高 NUE 相关的 QTL 定位和基因克隆以及氮高效大麦育种方面的最新进展。此外,还介绍了可用于揭示大麦 NUE 的分子机制或提高大麦 NUE 育种的几种生物技术工具,包括 GWAS、组学和基因编辑。本文还讨论了揭示提高其他作物氮利用效率的分子机制的最新研究思路,从而为提高大麦的氮利用效率提供了更好的理解,并为该领域的未来研究提供了一些方向。
结果与讨论:发现了基因表达较高或较低的突变体,最终成熟谷物植酸酶活性 (MGPA) 较高或较低。田间试验和发芽期间的肌醇磷酸分析表明,PAPhy_a 不会影响试验条件下的农艺性能,但它确实缩短了发芽期间磷酸盐动员的滞后时间。较高的内源性 MGPA 可提高饲料用谷物质量,因为它可提高单胃动物的磷酸盐生物利用度。此外,由于 PAPhy_a 启动子的目标 CRE 基序与一系列种子表达基因(如关键的谷物和豆类储存基因)共享,因此当前结果展示了一种调节一系列种子基因的单个基因表达水平的概念。
摘要:黑色素蛋白是通过长时间和强烈的加热在食品中生产的最终的maillard反应产物(蛋白质 - 碳水化合物复合物)。我们评估了大麦麦芽中黑色素蛋白消费对肠道菌群的影响。七十只小鼠分为五组,在那里对照组消耗非黑素蛋白麦芽饮食,而其他组则以25%的增量为25%至100%的黑色素麦芽糖。粪便进行采样,并使用V4细菌16S rRNA扩增子测序和短链脂肪酸(SCFA)确定菌群。发现黑色素蛋白增加会导致肠道微生物蛋白质发散显着,并支持持续的SCFA产生。dorea,振荡杆菌和静脉曲张的相对丰度减少了,而乳酸杆菌,帕拉索氏菌,阿克氏菌,双杆菌和barnesiella则增加了。双杆菌属。和Akkermansia spp。在消耗黑色素素量最高的小鼠中显着增加,这表明益生元的潜力显着。
抽象斑点斑点(SB)是一种普遍的大麦叶子疾病,是由半野生真菌病原体索罗基尼亚人引起的。主要发生在全球潮湿的生长区域中,SB可能导致高达30%的收益率损失。遗传抗性仍然是疾病管理的最有效策略;然而,尽管先前鉴定出主要的抗性基因座,但大多数澳大利亚大麦品种都表现出敏感性。这项研究调查了澳大利亚大麦育种计划中的遗传结构潜在的斑点斑点抗性。连续两年使用单个分生孢子(SB61)在幼苗和成人生长阶段进行了抗药性。总共将337条大麦线与16,824个多态性飞镖seq™标记物一起键入。采用了两种映射方法:全基因组关联研究(GWAS)和基于单倍型的局部基因组估计值(局部GEBV)方法。两种方法都鉴定出在3H和7H铬的两个主要抗性相关区域,在跨生长阶段有效。此外,基于单倍型的局部GEBV方法揭示了GWAS未检测到的1H,3H和6H的抗性相关区域。单倍型堆叠分析强调了7H区域与其他抗药性单倍型相结合时,7H区域对成人植物抗性的批评作用,表明by-Gene的相互作用显着,并突出了斑点斑点耐药性的复杂,定量性质。这项研究证实了澳大利亚大麦繁殖种群中关键阻力基因座的存在,为斑点抗性抗性的遗传结构提供了新的见解,并强调了通过单倍型堆叠和全基因组预测方法增强抵抗力的潜力。
基因组环境协会(GEA)是一种通过与环境参数结合遗传变异来识别适应位点的方法,从而提供了提高作物弹性的潜力。但是,其在Genebank配件上的应用受到丢失的地理来源数据的限制。为了解决这一限制,我们探索了神经网络来预测大麦加入的地理起源,并将估算的环境数据整合到GEA中。神经网络在交叉验证方面表现出很高的精度,但偶尔会产生可行的预测,因为模型仅被视为地理位置。例如,一些预测的起源位于不可理的区域内,例如地中海。使用大麦开花时间基因作为基准,GEA整合了估算的环境数据(n = 11,032),与常规GEA(n = 1,626)相比,在开花时间基因附近的基因组区域进行了部分一致但互补的检测(n = 1,626)(n = 1,626),从而突出了GEA与估计的GEA的潜在的互补的GEA,并在互补的GEA中突出了。同样,与我们最初的假设相反,可以通过增加样本量来预期GEA性能会有显着改善,我们的模拟产生了意外的见解。我们的研究表明,通过预测丢失的地理数据,GEA方法的敏感性对相当大的样本量的敏感性有潜在的局限性。总体而言,我们的研究通过与GEA进行深入的学习来提供有关利用不完整的地理起源数据的见解。我们的发现表明,需要进一步开发GEA方法来优化估算的环境数据的使用,例如结合区域GEA模式,而不是仅仅关注大型景观跨等位基因频率和环境梯度之间的全球关联。
摘要:小麦和大麦是全球种植的主要谷物作物,是世界三分之一人口的主食。然而,由于巨大的生物应力,年产量显着降低了30-70%。最近,在控制小麦和大麦病原体中,有益细菌的加速使用已获得突出。在这篇综述中,我们合成了有关有益细菌的信息,具有针对主要大麦和小麦病原体的保护能力,包括法式毛,tritici tritici和pyremophora teres。通过总结对参与植物 - 病原体相互作用的分子因素的一般见解,我们在一定程度上证明了有益细菌与植物防御小麦和大麦疾病有关的手段。在小麦上,许多杆菌菌株主要降低了法付乳杆菌和Z. tritici的疾病发生率。相比之下,在大麦上,一些假单胞菌,杆菌和帕拉伯克霍尔德属的效率。已针对P. teres建立。尽管描述了这些菌株的几种作用模式,但我们强调了芽孢杆菌和假单胞菌次级代谢产物在介导直接拮抗作用并诱导对这些病原体的抗性中的作用。此外,我们提出了确定有益细菌/分子的作用方式,以增强基于溶液的作物保护策略。此外,在众多实验之间存在明显的不一致,这些实验证明了抑制疾病的影响,并将这些成功转化为商业产品和应用。显然,谷物疾病保护的领域留下了很多供探索和发现的东西。
• 谷物杀菌剂是一种三元配方,包括两种琥珀酸脱氢酶抑制剂 (SDHI) – 氟吡菌酰胺和异氟菌酰胺(也称为 iblon) – 以及脱甲基化抑制剂 (DMI) 丙硫菌唑
我没有可能在我自己完成论文的这一刻到达。我非常感谢我的汤姆·萨福德(Tom Safford),希瑟·达比(Heather Darby),米歇尔·米勒(Michelle Miller),马修·霍夫曼(Matthew Hoffman)的支持委员会,最重要的是,我的委员会主席兼顾问analena bruce。感谢您对该项目的每项贡献,以重要的方式塑造它,并指导我成为一名周到的研究人员。Analena,感谢您的不懈支持,鼓励我遵循好奇心,并在每一步的每一步都提供指导。我对与您合作的经历感到非常感激,我仍然可以记得我觉得自己在您的实验室中获得职位的那一天的怀疑。感谢我令人愉快的实验室同伴辛迪·郑和奥利维亚·伯顿(Cindy Zheng)和奥利维亚·伯顿(Olivia Burton)以及实验室博士后汉娜·斯托克斯·拉莫斯(Hannah Stokes-Ramos)创造了一个快乐而支持的学习和工作场所。您对该项目的各种迭代和阶段的反馈对于建立我的信心非常宝贵。我感谢我的ANFS朋友为我加油并为有时忘记我们的工作提供好的公司。我亲爱的家人和甜蜜的伴侣扎克(Zach)花了几个月的时间倾听我的想法,看着我被这个项目所吸收。感谢您的日常鼓励和相信我。我很幸运。
1 Karl Remeis天文台,Erlangen Astroparticle Physics中心,弗里德里希 - 阿尔森德·纳弗里蒂特·埃尔兰根 - 纽恩伯格,斯特恩瓦特斯特斯特斯特。7,96049德国班贝格2号科学学院,西悉尼大学,锁定袋1797,新南威尔士州2751,澳大利亚彭里斯3号,澳大利亚3澳大利亚SKA区域中心,Curtin Radio天文学研究所,Curtin University,GPO Box U1987,Perth,WA 6845,WA 6845,WA 6845,WA 6845,WA 6845 Cape Town, Private Bag X3, Rondebosch 7701, South Africa 5 CSIRO, Space and Astronomy, PO Box 1130, Bentley, WA 6102, Australia 6 Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Gießenbachstraße 1, 85748 Garching, Germany 7 Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1英国3RH,8 8号射电天文学技术中心,物理与电子系,罗德大学,邮政信箱94,Makhanda 6140,南非,南非9南非射电天文学天文台,黑色河公园2号,黑人河公园2号,天文台7295,南非,南非,澳大利亚,Maynonory,Maynonory,Maynonory,Irlyane,Irryy,Irryy,Irryy,Irryy,Irryy,Irly oferany。望远镜国家设施,邮政信箱76,Epping,新南威尔士州1710,澳大利亚12 Dominion Radio射线天体物理观测站,Herzberg天文学和天体物理学研究中心,加拿大国家研究委员会,PO Box 248,Penticton,BC V2A 6J9,CANADA CNRS Strasbourg,11 Rue del'Insiverité,67000 Strasbourg,法国15 Cerro Tololo Tololo Intererican observatory,Noirlab,Cassilla,Cassilla,Cassilla 603,La Serena,La Serena,La Serena,智利16工程学院,Gifu大学,GIFU大学,1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-11-11-193,日本,
大麦 Mla 基因座含有功能多样化的基因,这些基因编码细胞内核苷酸结合的富含亮氨酸重复受体 (NLR),并赋予针对活体营养和半活体营养真菌病原体的菌株特异性免疫力。在本研究中,我们分离了一个大麦基因 Scs6 ,它是 Mla 基因的等位基因变体,但赋予对死体营养真菌 Bipolaris sorokiniana 分离株 ND90Pr (Bs ND90Pr) 的敏感性。我们生成了 Scs6 转基因大麦品系,并表明 Scs6 足以赋予天然缺乏受体的大麦基因型对 Bs ND90Pr 的敏感性。 Scs6 编码的 NLR(SCS6)被 Bs ND90Pr 产生的非核糖体肽(NRP)效应物激活,从而诱导大麦和本氏烟细胞死亡。MLA 和 SCS6 之间的域交换表明,SCS6 亮氨酸富集重复域是 NRP 效应物激活受体的特异性决定因素。Scs6 在野生和驯化大麦种群中均有保留。我们的系统发育分析表明 Scs6 是大麦特有的创新。我们推断 SCS6 是一种真正的免疫受体,很可能被 Bs ND90Pr 的非核糖体肽效应物直接激活,从而导致大麦易患疾病。我们的研究为未来开发不易受死体营养病原体修饰的作物合成 NLR 受体奠定了基础。