Murukarthck Jayakodi 1,31,34 , Qiongxian Luke 2,3,34 , M. Timothy Rabanus-Wallace 1,34 , Micha Bayer 4 , Thomas Lux 5 , Benjamin Jaegle 6 , Wubishet Bekele 9,32 , Brett Chavang 10 , Boyke jørgensen 2 , Jia-wu Febig 1 , Anne Fiebig 1 , Hedrun Gundlach 5 , Georg Ha Berer 5 , Mats Hansson 13 , Axel HimMelbach 1 , iris Hoffe 1 , Robert 1 , Haifei Hu 12,14 , Sachiko Isobe 15 , Sandic M. Kale 2,33 6 , Manuela KNAAFT 1 , Simon G. Krattinger 17 , Jochen Kumlehn 1 , Chengdao Li 12,18,19 , Marone 1 , Andreas Maurer 20 , Klaus F. X. Mayer 1 , 22 , Emiko Murozuka 20 , Pierre A. Pierre A. 24 ro sato 15,27 , danta schüler 1 , Thomas Schmutzer , Uwe Scholz 1 , Miriam Schreiber 4 n 2 , Josquin F. TIBBTS 16 , Martin Toft Simmelsgard Nielsen 2 , Cynthia Voss 2 , Penghao Wang 12 , Robbie Waught 12 n 2 , Runxuan Zhang 4 , Xiao-Qi Zhang 12 , Thomas Wicker 6 ✉ , Christophy Dockter 2 ✉ , Martin Mascher 1,30 ✉ & Nils Stein 1,20 ✉
诱变育种在培育大麦优良品种方面发挥了重要作用,可以提高性状的改善。这一过程需要将种子暴露在化学药品或辐射等诱变剂中以引发突变,从而可能产生新的有利性状 (Patial 等人,2014;Patial 等人,2008)。随后,选择突变植物并进行杂交或自交以稳定诱发的性状。这种方法已被证明在培育抗病高产大麦品种方面特别有效。一个著名且众所周知的例子是“Golden Promise”大麦品种,它是在 20 世纪 50 年代通过应用伽马辐射培育出来的。这种广受欢迎的大麦品种因其矮小和高产而声名鹊起,使其成为酿酒和农业用途的理想选择。
植物免疫是一个多层次的过程,包括识别病原体的模式或效应物以引发防御反应。这些包括诱导通常会限制病原体毒力的多种防御代谢物。在这里,我们在代谢物水平上研究了大麦根与真菌病原体根腐病菌 ( Bs ) 和禾谷镰刀菌 ( Fg ) 之间的相互作用。我们发现大麦烷是一组以前未描述过的具有抗菌特性的罗丹烷相关二萜类化合物,是这些相互作用中的关键参与者。Bs 和 Fg 感染大麦根会引发 600 kb 基因簇中的大麦烷合成。在酵母和本氏烟中异源重建生物合成途径产生了几种大麦烷,包括功能最丰富的产品之一 19-b-羟基大麦三烯酸 (19-OH-HTA)。该簇二萜合酶基因的大麦突变体无法产生大麦烷,但出乎意料的是,Bs 的定植率却降低了。相比之下,另一种大麦和小麦真菌病原体禾谷镰刀菌在完全缺乏大麦烷的突变体中的定植率要高 4 倍。因此,19-OH-HTA 可增强 Bs 的发芽和生长,而抑制其他致病真菌,包括 Fg。显微镜和转录组学数据分析表明,大麦烷可延缓 Bs 的坏死营养期。综上所述,这些结果表明,诸如 Bs 之类的适应性病原体可以破坏植物的代谢防御,以促进根部定植。
摘要:非生物胁迫,主要是干旱、高温、盐碱、寒冷和涝渍,对谷物作物产生不利影响。它们限制了全球大麦的生产并造成了巨大的经济损失。多年来,人们已鉴定出大麦在各种胁迫下的功能基因,随着现代基因编辑平台的引入,抗逆性基因改良也发生了新的转变。特别是,成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 是一种用于精确突变和性状改良的强大而多功能的工具。在这篇综述中,我们重点介绍了主要大麦生产国受胁迫影响的地区及其相应的经济损失。我们整理了大约 150 个与抗逆性相关的关键基因,并将它们组合成一个物理图谱,用于潜在的育种实践。我们还概述了精确碱基编辑、主要编辑和多路复用技术在有针对性性状修饰中的应用,并讨论了当前的挑战,包括高通量突变体基因分型和基因型依赖性在遗传转化中的应用,以促进商业育种。所列出的基因可以抵消干旱、盐度和营养缺乏等主要压力,相应基因编辑技术的潜在应用将为大麦改良以提高其气候适应能力提供参考。
摘要:基于统计数据的分析,计算了2010 - 2020年波兰大麦的平均面积和大麦的平均收率。大麦是波兰种植的最重要的谷物之一。在这些年中,其栽培面积平均占920,595公顷,平均产量为3.66 mg∙ha -1。大麦是一种谷物,主要是春季谷物。这些年中春季物种下的平均面积占该谷物总面积的95%(875,771公顷),春季品种的平均产量为3.60 mg∙ha -1。为了估计温室气体(GHG)和氨(NH 3)的排放,分析了所选大麦培养技术的无机肥料的排放源(无机肥料,燃料消耗),通过产量水平有所不同,并开发了变异的模型生产技术以获得预测的产量。计算了单个温室气体(N 2 O,CH 4和CO 2)的排放,并根据每种气体的温室电位(GWP - 全球变暖潜力)进行重新计算,以便能够比较被分析的变体的温室气体排放的总量。耕种技术的温室气体排放量为134.53至136.48 kg CO 2 EQ,1 mg产量。考虑到土壤状况和气候区,使用了更准确的层2方法来估计NH 3排放。矿物质肥料的施用估计的氨排放量为1 mg的收率为0.99 kg至2.35 kg。
从不同温度下,大麦种子提取物对1M盐酸在1M盐酸中腐蚀的作用是从它们作为绿色抑制剂在清洁和降水过程中的潜在用途的角度研究的。使用50%乙醇/水(VOL)溶液进行提取。使用了两种提取方法:浸泡和超声。通过通过电化学方法(Potentiodynalicallization(Tafel曲线)和电化学耐药性光谱)研究吸附和腐蚀过程来研究抑制剂的抑制作用机制。研究结果没有表明提取方法对抑制行为没有影响,抑制作用作为浓度的函数显示,抑制效率的抑制效率显着提高到浓度为400 ppm,然后在这两种方法中都与其无关。然而,浸泡方法的抑制效率在800 ppm时(87.01%,而超声方法为80%)。对该提取物的抑制机制的研究表明化学吸附的可能性。抑制活性随温度增加。抑制活性随温度增加。
尽管目前正在探索SIC材料平台上几种新应用的开发,但仍被广泛认为是电力电子首选的材料。二维(2D)材料(例如石墨烯和钼二硫)(MOS 2)的整合提供了碳化硅(SIC)具有其他功能,从而可以扩大其应用范围。本文回顾了SIC上石墨烯和MOS 2的可扩展生长的最新方法,特别是在六边形多型上。还讨论了材料整合中的一些开放研究方向,例如使用外延石墨烯(Epi-Gr)作为van der waals(vdw)在SIC底物上的GAN或GA 2 O 3的外观上的相互膜,以及由epi-gr/SIC接口处的受封闭性外观的2D形式的GAN材料的生长。最后,提供了这些物质系统的最近提出的电子/光电应用的概述,特别是针对高频电子,量子计量,THZ和UV检测器的概述。这项工作可能是在这些开放研究方向上的硅碳化物社区的有用指南。
谷物宽度和重量2(GW2)是一种E3-泛素连接酶编码基因,对谷物物种中谷物的大小和重量负调节。因此,建议禁用GW2基因活性以提高作物生产率。我们在这里表明,大麦GW2.1同源物的CRISPR/CAS介导的诱变会导致细长谷物的发展和蛋白质含量增加。同时,GW2.1功能的损失引起了由于尖峰数量减少和谷物设置低而引起的明显晶粒屈服不足。我们还表明,GW2.1缺乏作物产量和蛋白质含量引起的相反作用在很大程度上与培养条件无关。这些发现表明大麦GW2.1基因对于产量和晶粒性状之间的优化是必需的。总的来说,我们的数据表明,大麦中GW2.1基因活性的丧失与多效性效应相关,对生成器官的发展以及因此谷物产生产生了负面影响。我们的发现有助于更好地理解谷物的发育以及GW2.1控制大麦的定量和定性遗传改善中控制的UTI。
摘要:非生物胁迫,主要干旱,热,盐度,冷和水槽,对谷物作物产生不利影响。他们限制了全球大麦生产,并造成巨大的经济损失。在大麦中,多年来已经确定了各种应力下的功能基因,并且随着现代基因编辑平台的引入,对压力耐受性的遗传改善已经发生了新的转变。尤其是,簇状的定期间隔短的短质体重复序列(CRISPR)/CRISPR相关蛋白9(CAS9)是一种可靠且多功能的工具,用于精确的突变创造和性状改进。在这篇综述中,我们强调了受压力影响的地区以及主要大麦生产商之间的相应经济损失。我们将约150个与应激耐受性相关的关键基因整理成一个物理图,以进行潜在的繁殖实践。我们还概述了针对目标性状修改的精确基础编辑,主要编辑和多重技术的应用,并讨论了当前的挑战,包括高通量突变体基因型和基因型依赖性在遗传转化中以促进商业繁殖。列出的基因抵消了诸如干旱,盐度和营养缺乏等关键应力,并且各个基因编辑技术的潜在应用将提供对大麦改善气候弹性的洞察力。
角质层是覆盖地上植物器官的保护层。我们研究了蜡在建立大麦 ( Hordeum vulgare ) 角质层屏障中的作用。大麦蜡质突变体 cer-za.227 和 cer-ye.267 显示蜡负荷减少,但受影响的基因以及蜡变化对屏障功能的影响仍然未知。测量了 cer-za.227 和 cer-ye.267 中的角质层蜡和通透性。通过批量分离 RNA 测序分离突变体基因座。通过基因组编辑产生了新的 cer-za 等位基因。CER-ZA 蛋白在酵母和拟南芥 cer4-3 中表达后进行了表征。Cer-za.227 携带编码酰基辅酶 A 还原酶 (FAR1) 的 HORVU5Hr1G089230 的突变。 cer-ye.267 突变位于编码 b -酮脂酰辅酶 A 合酶 (KAS1) 的 HORVU4Hr1G063420 上,与 cer-zh.54 等位。cer-ye.267 中角质层内蜡质含量明显减少。cer-za.227 的角质层失水和通透性与野生型 (WT) 相似,但在 cer-ye.267 中则有所增加。去除角质层外蜡质表明,调节角质层蒸腾作用需要角质层内蜡质,而不是角质层外蜡质。cer-za.227 和 cer-ye.267 之间角质层内蜡质含量的差异减少以及角质层外蜡质的去除表明,角质层屏障功能主要依赖于角质层内蜡质的存在。