摘要 成簇的规律间隔短回文重复序列/CRISPR 相关蛋白 9 (CRISPR/Cas9) 系统的开发彻底改变了基因组编辑和植物育种。CRISPR/Cas9 技术在包括葡萄在内的果树作物中的应用可以精确改良重要的农艺性状。在这篇综述中,我们首先描述了基于最广泛使用的 CRISPR/Cas9 系统和最近开发的 CRISPR 技术的基因组编辑。然后,我们重点介绍了 CRISPR/Cas9 在葡萄抗病性提高、CRISPR/Cas9 系统优化、多重基因组编辑和脱靶效应分析中的应用。我们还讨论了基因组编辑面临的挑战,应克服这些挑战才能实现 CRISPR 技术在葡萄中的潜力。最后,我们强调了未来可能的实验考虑,以实现更精确和更有效的葡萄基因组编辑。
a 山东农业大学植物保护学院烟草系,山东省农业微生物重点实验室,泰安 271018 b 美国肯塔基大学植物与土壤科学系,肯塔基烟草研究与发展中心,列克星敦,肯塔基州 40546,美国 c 广东省农业科学院作物研究所,广东省作物遗传改良重点实验室,广东省烟草育种与综合利用工程技术研究中心,广州 510640 d 云南省烟草农业科学院烟草育种与生物技术中心,云南昆明 650021 e 山西农业大学果树研究所,山西太谷 030815 f 中国科学院华南植物园,华南农业植物分子分析与遗传改良重点实验室,广东省应用植物学重点实验室,广州 510520 g 农业科学学院南洋理工大学生物科学系,新加坡 637551
在果树机械化栽培过程中,采摘是一个重要的最后阶段,这需要开发新型、便捷、不损坏果实的自动化技术设备,这些设备安装在能够自主采摘果实的机器人平台上,因此,开发用于在高达 5 米的高度以最小的损伤(或无损伤)采摘果园果实的自动化设备是一项紧迫的任务 [1,2]。现有的工业机器人模型不能直接应用于执行苹果的装载、卸载、分选和收获的工艺过程 [3,4]。特别是对于后者,需要开发特殊的执行器、捕获装置及其控制新算法,以便在田间采摘果园的水果 [5,6]。为了确定采摘装置的最佳设计参数,证实其控制系统的参数并将该技术成功引入生产过程,必须进行科学研究。配备了先进的自动抓取机械手的自行式机器人技术装置将能够在无需人工干预的情况下,在工业园林种植中实现高质量的果实采摘技术操作。
■NARO总部(tsukuba,Ibaraki)■核心技术研究总部,国家农业和食品研究组织・农业信息技术中心,国家农业和食品研究中心,国家农业研究中心,国家农业研究中心,国家农业研究中心,国家农业研究中心,国家农业研究中心・国家农业研究中心・国家农业研究中心・国家农业研究中心・国家农业研究中心・农业和食品研究组织■食品研究所,国家农业和食品研究组织■牲畜和草地科学研究所,国家农业和食品研究组织和食品研究组织■果树和茶科学研究所,国家农业和食品研究组织■植物学和花卉科学研究所,国家农业和食品研究组织组织■植物保护研究所,国家农业和食品研究组织■种子与幼苗,国家农业和食品研究组织
寒冷、干旱、盐碱等非生物胁迫和包括病虫害在内的生物胁迫是影响植物生长、限制农业生产力的主要因素。近年来,随着分子生物学的飞速发展,基因组编辑技术以其高效、可控、定向编辑的特点在植物学和农学中得到了广泛的应用。基因组编辑技术在抗病品种培育方面有着巨大的应用潜力,这些技术在重要禾谷类作物(如玉米、水稻、小麦等)、蔬菜和果树作物的抗性育种中取得了显著成果,其中CRISPR/Cas(成簇的规律间隔的短回文重复序列/CRISPR-associated)为全球作物产量的稳定提供了保障。本文综述了CRISRR/Cas的发展及其在不同重要作物抗性育种中的应用,强调了CRISRR/Cas技术在育种中的优势和重要性,并指出了可能存在的问题。
摘要:葡萄(Vitis vinifera subsp. vinifera)是世界上分布最广泛、经济价值最高的多年生果树作物之一。多年来,随着环境条件和市场需求的变化,葡萄栽培方式也发生了变化,引发了新品种和改良品种的开发,以确保作物的可持续性。本综述旨在介绍生物技术和分子生物学的最新发展,并确定这些技术在葡萄遗传改良方面的潜力。本文讨论了以下方面:(i)基于分子标记的方法对于正确鉴定品种的重要性,以及基于NGS的高通量技术如何极大地促进了基因分型技术、性状图谱和基因组选择的发展;(ii)葡萄再生、遗传转化和基因组编辑的最新进展,例如用于提高葡萄产量、改善品质和选择有价值品种和栽培品种的新育种技术方法。强调了与葡萄生物技术相关的具体问题和挑战,以及整合传统技术与新技术的重要性。
弧菌菌根存在于80%的植物中,包括高地农作物,蔬菜,果树,观赏植物和药用植物。弧形菌根真菌在根组织的内皮中形成Arbuscules,并在基质外形成细菌丝网络。弧菌菌根真菌增加了植物中水和营养的吸收,与病原体竞争营养和定殖位点,并改变其化学成分,从而使真菌,真菌样生物和谱系生长。有助于治疗由蠕虫,细菌,植物性疾病和生理疾病引起的疾病。植物组织的组成,根系结构的变化,缓解环境压力,土壤中有益细菌的种群增加。它们还有助于最佳的植物生长和改善被重金属污染的土壤中的养分吸收。增加。它有助于最大程度地减少对环境和农产品的有害的化肥和农药的使用。这些有益的真菌可用于提高作物产量并建立可持续的非化学农业。
生物物理模型为自然和农业设定中的气候物质关系提供了宝贵的见解。然而,模型之间存在实质性的结构差异,这些差异需要特定地点的重新校准,在类似的气候场景下产生了十个不一致的预测。机器学习方法提供了数据驱动的解决方案,但通常缺乏可解释性和与知识的一致性。我们提出了一个描述果树休眠状态的物候模型,将常规生物物理模型与神经网络相结合,以解决其结构分离。我们在一项广泛的案例研究中评估了我们的混合模型,该案例研究预测了日本,韩国和瑞士的樱桃树木学。我们的方法始终优于传统的生物物理和机器学习模型,以预示多年来的开花日期。此外,神经网络的适应性促进了特有树种品种的参数学习,从而可以对没有特定地点重新校准的新站点进行稳健的概括。这种混合模型杠杆既可以生物物理约束和数据驱动的灵活性,从而为准确且可解释的物候建模提供了有希望的途径。
描述植物的物候(即他们的年生活阶段的时机)取决于气候线索。对于温带树和许多其他植物,春季(例如叶片出现和开花)是由于凉爽(寒冷)条件和热量的影响而造成的。果树科学家(Pomologist)已经开发了一些指标来量化冷藏和热量(例如参见Luedeling(2012))。'Chillr'包含用于处理温度记录的功能,使其变成寒冷(犹他州寒冷的单位和寒冷的部分)和加热单位(增长度小时)。关于寒冷指标,寒冷部分通常被认为是最有希望的,但很难计算。此软件包使其变得容易。'Chillr'还包含进行PLS分析的程序,与物候日期有关(例如bloom日期)要么是平均温度或平均寒冷和热量积累速率(Luedeling and Gassner(2012))。从0.65版本开始,它还包括用于使用天气生成器生成天气情况的功能,用于对基于温度的气候指标进行气候变化分析,并绘制此类分析的结果。自0.70版以来,“ Chillr”包含用于插值小时温度记录的功能。
ntha:Si,她以前搬到首都马塞鲁(Maseru)获得服务和就业前景,现在她的大部分时间都花在她的家人的家乡,位于她家的家乡Majakaneng,位于Thaba-tseka aier的Majakaneng,来自母亲的七公顷农业土地。她生产了各种蔬菜,例如卷心菜,菠菜,甜菜,洋葱,胡萝卜,豌豆和南瓜,以及CUL:VA:NG果树,包括桃子,梨和苹果。作为莱索托(Lesotho)的农民,ntha:si敏锐地意识到气候如何变化,干旱condi:ons and零星降雨恢复:ng燃料会破坏整个农作物。应对这些挑战,她采用了许多适应性的:包括构造的策略:钥匙孔花园(称为“狮loan)”,带有凸起的床,允许轻松的作曲:ng和哪个mi:to land degrada to land degrada:on and of侵蚀。她还使用了一种称为“双挖”的技术,称为“ Cheka-Cheka”,可访问更深,更营养丰富的土壤。作为一名社会企业家,NTHA:SI是Bokamoso Youth Coopera的联合创始人:VE Society,由青年领导的Orgorisa:由Thaba-Tseka的一群年轻人于2015年成立。Coopera:VE旨在通过处理和