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World File Search System抗逆性
CRISPR 加速旱地未充分利用作物的遗传增益：进展与前景
技术和创新对于满足未来粮食系统的需求至关重要，而遗传资源是变革过程的重要组成部分。“基因组编辑”等先进育种工具对于实现作物育种现代化至关重要，可为农业中一些“必需”特性提供改变游戏规则的解决方案。基于 CRISPR/Cas 的工具因其效率提高、特异性强和脱靶效应减少而被迅速重新用于编辑应用。此外，精准基因编辑工具（如碱基编辑、主要编辑和多路复用）可精确堆叠精英品种中的多种特性，并促进特定和有针对性的作物改良。这有助于在短时间内推进研究和产品交付，从而提高遗传增益率。特别关注的是旱地的粮食安全，包括小米、苔麸、福尼奥米、藜麦、班巴拉花生、木豆和木薯等作物。虽然这些作物对农业经济和旱地恢复力做出了重大贡献，但迫切需要改进多种特性，包括提高抗逆性、营养价值和产量。尽管 CRISPR 有可能带来颠覆性创新，但优先考虑特性时应考虑育种产品概况和细分市场，以设计和加速为旱地提供适应当地情况和首选的作物品种。在此背景下，监管环境的范围已经阐明，这意味着对基因组编辑植物的不合理审查将对急需的技术进步的演变和进展产生可怕的影响。
调控油菜 PSII 修复循环的致死基因 BnaC06.FtsH1 的精细定位与鉴定
摘要：光系统Ⅱ是叶绿体的重要组成部分，其修复过程对缓解光抑制至关重要，对提高植物的抗逆性和光合效率具有重要意义。致死基因被广泛应用于基因编辑的效率检测和方法改进。本研究在油菜中发现了一个自然发生的致死突变体7-521Y，该突变体子叶黄化，受双隐性基因cyd1和cyd2控制。通过全基因组重测序和图位克隆相结合的方法，利用15 167个黄化个体将CYD1精细定位到29 kb的基因组区域上。通过对转基因进行共遗传分析和功能验证，确定BnaC06.FtsH1为目的基因；它编码一个丝状温度敏感蛋白H 1 (FtsH1)水解酶，能够降解拟南芥中受损的PSII D1。BnaC06.FtsH1在甘蓝型油菜的子叶、叶片和花中表达量较高，且定位于叶绿体中。此外，在7-521Y中，FtsH上游调控基因EngA的表达上调，D1的表达下调。FtsH1和FtsH5的双突变体在甘蓝型油菜中是致死的。通过系统发育分析发现，在芸苔属植物中FtsH5的丢失，剩下的FtsH1是PSII修复周期所必需的。CYD2可能是甘蓝型油菜A07染色体上FtsH1的同源基因。我们的研究为致死突变体提供了新的见解，其发现可能有助于提高油菜 PSII 修复周期的效率和生物量积累。
重新审视 CRISPR/Cas 介导的作物改良
基因组编辑 (GE) 技术已成为一种多方面的策略，它瞬间普及了改变生物体遗传构成的机制。基于成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白的基因组编辑 (CRISPR/Cas) 方法具有巨大潜力，可以有效编辑多种生物体的基因组。与巨核酸酶、锌指核酸酶 (ZFN) 和转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 相比，该框架因其灵活性、多功能性和效力而更经济。序列特异性核酸酶 (SSN) 的出现允许在基因组中精确诱导双链断裂 (DSB)，从而确保通过非同源末端连接 (NHEJ) 或同源定向修复 (HDR) 途径实现所需的改变。研究人员已利用 CRISPR/Cas 介导的基因组改造对作物品种进行改造，以产生提高产量、丰富营养品质和抗逆性的理想特性。本文重点介绍了通过基于 CRISPR/Cas 的工具进行基础植物研究和作物遗传改良，在作物营养改良领域取得的最新进展。这种基因组编辑的应用有助于揭示植物的基本生物学事实，并辅以全基因组关联研究、人工智能和各种生物信息学框架，从而提供未来的模型研究及其确认。本文回顾了通过这种现代生物技术方法开发的减少“脱靶”效应和社会对基因组改造作物认可的策略。
小谷子对非生物胁迫的转录组响应
由于气候变化的迅速和有害影响，全球粮食和营养安全正受到干旱、盐碱、寒冷和炎热等非生物胁迫的威胁。小米是一种极具前景的农作物，因其对气候变化和营养食品和饲料日益增长的需求的适应能力，有可能确保全球粮食安全。小米是一种多样化的小种子 C4 禾本科植物，考虑到其对气候变化的持久性和对营养食品和饲料日益增长的需求，在保障世界粮食供应方面具有巨大的潜力。随着通过微阵列和下一代测序获得的基因组信息迅速增加，转录组学促进了对非生物胁迫带来的变化的广泛检查和量化。这规定了一种确定重要基因表达的必要方法。这项技术进步旨在破译支撑分子机制/途径的基因表达模式。其他技术，例如全基因组表达分析（可深入了解控制细胞过程的调控网络）、全基因组位置分析（可阐明转录调控蛋白对基因的控制）和基因组选择，可增强小米育种群体中抗逆性预测的可靠性。本综述通过整理小米中对非生物应激反应特有的差异表达基因 (DEG) 和转录因子 (TF)，强调了转录组学对小米改良的影响，这可以为培育具有气候适应力的品种开辟有利的途径和令人着迷的机会。
大规模研究抗真菌耐药性的方法
由于可用于治疗感染的抗真菌药物稀缺，临床和现场分离株中内在耐药性和获得性耐药性的发生率上升令人担忧 [3]。应对这一挑战的关键是了解抗真菌药物的耐药性是如何产生的。在某些感染人类的物种中，如烟曲霉，耐药性可能与抗真菌药物在农业中的使用有关 [4]，这表明耐药性问题存在于“同一健康”的背景下 [2]。虽然一些致病基因是已知的（例如，ERG11/CYP51、PDR1、FKS 基因、TUB 基因），但耐药性仍然可以通过多种机制产生：编码序列或启动子突变、拷贝数变异、非整倍体甚至表观遗传修饰，这些都还未被完全分类 [5]。此外，我们尚未揭示某些物种对某些抗真菌药物（如耳念珠菌）内在耐药性的确切机制 [6]。这种不完整的知识对于应对真菌病原体的下一代方法具有重要意义。使用分子诊断工具检测耐药性标记可以加速最佳治疗方案的使用，但需要深入了解基因型与表型之间的联系 [ 7 ]。随着新化合物的发现和临床试验的进展 [ 8 ]，我们也有机会在这些化合物得到广泛使用之前绘制出耐药性的进化途径并确定耐受性，以最大限度地发挥其功效。最后，了解与对特定抗真菌药物的耐药性相关的生长率、抗逆性或毒力之间的权衡，也有助于发现耐药菌株特有的弱点，从而制定新的策略来绕过
基因组编辑旨在提高营养利用效率和营养胁迫适应性
近年来，RNA 引导的基因组编辑 (CRISPR-Cas9 技术) 的发展彻底改变了植物基因组编辑。在营养缺乏条件下，不同的转录因子和调控基因网络共同作用以维持营养稳态。提高氮 (N)、磷 (P) 和钾 (K) 的利用效率对于确保可持续产量、提高质量和抗逆性至关重要。本综述概述了适合基因组编辑的潜在目标，以了解和提高营养利用 (NtUE) 效率和营养胁迫耐受性。还描述了使用关键负调节剂和正调节剂的不同基因组编辑策略。营养信号的负调节剂是基因组编辑的潜在目标，可在资源匮乏的条件下改善营养吸收和应激信号。通过 CRISPR/dead (d) Cas9 (dCas9) 胞嘧啶和腺嘌呤碱基编辑和主要编辑进行的启动子工程是产生精确变化的成功策略。 CRISPR/dCas9 系统还具有利用转录激活因子/抑制因子以有针对性的方式过度表达目标基因的额外优势。CRISPR 激活 (CRISPRa) 和 CRISPR 干扰 (CRISPRi) 是 CRISPR 的变体，其中实现了 dCas9 依赖的转录激活或干扰。dCas9-SunTag 系统可用于设计植物中的靶向基因激活和 DNA 甲基化。通过 CRISPR-Cas 技术开发营养利用效率高的植物将加快作物营养胁迫耐受性遗传改良的速度，并提高农业的可持续性。
报告名称：农业生物技术年鉴
在匈牙利，没有正在开发的转基因植物，近期也没有计划将此类产品商业化。匈牙利政府禁止转基因作物种植，这在匈牙利宪法（称为基本法）中明确规定。因此，研究所和大学在实验室环境中进行大部分农业生物技术研究。例如，农业生物技术研究所的研究重点是植物的防御机制和宿主-病原体相互作用、植物发育过程和作物代谢组学。优化使用 CRISPR-Cas9 系统（一种基因组编辑技术，特别是针对大麦、小麦和土豆）是该研究所的目标之一。农业研究中心也积极开展植物科学研究。其基本目标是利用当地种质结合最新的科学和技术创新来开发新的通用植物基因型，并提高粗粮的抗逆性和品质。研究中心还看到了创新生物技术和 CRISPR-Cas9 系统应用的巨大潜力。该中心已多次公开发表意见支持此类创新。欧洲法院 (ECJ) 的裁决将创新生物技术置于欧盟限制性生物技术立法的管辖之下。然而，政府消息人士表示，如果欧盟的立法环境有利，他们将支持非转基因基因组编辑，并预计这将对应对未来农业、环境和气候保护挑战产生积极影响。过去五年来，匈牙利植物育种和科研机构一直支持这一做法。b) 商业化生产
植物生物技术硕士论文
每年，全球有 20-40% 的农作物产量因真菌、细菌、病毒和卵菌等病原体以及昆虫和线虫等害虫而损失。这种损失对农民的经济稳定和全球粮食安全构成了重大威胁。我们目前正在苹果、马铃薯和生菜中使用 CRISPR 技术，通过编辑负面调节这些过程的基因来延长保质期和提高病原体防御能力。我们的目标是开发具有抗逆性的作物，以减少产量损失、食物浪费和对化学农药的需求。在这些项目中，我们通过 RNA 测序确定要编辑的候选基因，并用含有小的特异性引导 RNA 的 CRISPR/Cas9 构建体转化植物细胞，这些引导 RNA 可将 Cas9 酶引导至正确的基因。编辑过程后，植物细胞在体外培养，最终再生为成熟的、有望改良的植物。您将学习：标准分子技术，如 RNA 和 DNA 分离、PCR 和 RT-qPCR、克隆、病原体感染检测、CRISPR/Cas9 基因组编辑、转化、体外植物组织培养技术和生物信息学。更多信息请联系：Tage Thorstensen，电话：40 20 09 09，电子邮件：tage.thorstensen@nibio.no Sjur Sandgrind，电话：97 73 46 45，电子邮件：sjur.sandgrind@nibio.no May Bente Brurberg，电话：92 60 93 64，电子邮件：may.brurberg@nibio.no
盐胁迫对水稻根际土壤细菌群落的影响
盐分是限制沿海滩涂土地利用的首要因素，根际微生物在增强作物抗逆性方面发挥着至关重要的作用，对环境变化高度敏感。水稻（Oryza sativa L.）是盐渍土改良的首选作物。本研究通过高通量测序技术，对不同盐胁迫处理下水稻根际土壤微生物群落进行了研究。研究发现，盐胁迫改变了水稻根际土壤细菌群落多样性、结构和功能。盐胁迫显著降低了水稻根际土壤细菌群落的丰富度和多样性。盐胁迫下，细菌群落中绿弯菌门、变形菌门和放线菌门丰度较高，厚壁菌门、酸杆菌门和粘球菌门相对丰度降低，拟杆菌门和蓝藻门相对丰度增加。水稻根际土壤细菌群落功能主要有化学异养、好氧_化学异养、光能营养等，其中化学异养和好氧_化学异养NS3（基土中添加3‰NaCl溶液）处理显著高于NS6（基土中添加6‰NaCl溶液）处理。本研究为开发水稻专用耐盐微生物菌剂提供了理论基础，为利用有益微生物改善滨海盐渍土土壤环境提供了可行的策略。
人类肠道中古细菌与细菌之间的好坏处置：元基因组调查和共发生分析的新见解
古细菌是人类微生物组的研究成分。在这项研究中，通过全基因组shot弹枪测序分析了来自不同地区的60名健康成年人的肠道考古组和BAC TERIOME。古细菌无处不在，在广泛的丰度中发现了高达7.2％。主要的古细菌门是甲烷杆菌，特别是家族甲烷科，涵盖了50个样本中超过50％的古细菌。先前被低估的热质量，主要由甲基菌科菌科组成，主要由10名受试者（> 50％）组成，并且在其他所有受试者中都存在。hal ubacteriota，唯一的其他古细胞门，以微不足道的浓度发生，除了两个样品（4.6 - 4.8％）。这一发现证实了人类的肠道考古体主要由甲烷生物体组成，在已知的甲烷生成途径中：i）Co 2的氢化含量减少是前主要的，是甲苯基抗逆性杆菌属，物种甲烷基revibacter smithii是主要的smithii smithii，这是样品中主要的甲苯胺史密斯。 ii）涉及甲烷二菌的第二个途径是甲基化合物的氢养分还原。 iii）似乎不存在乙酸盐或甲基化合物的声誉。共发生的分析允许在古细菌和细菌之间揭示塑造微生物群落的整体结构的相关性，从而可以描绘出人类肠道古学的更清晰图片。