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提高谷物种子寿命的生物技术干预：进展与前景
摘要 种子寿命是衡量种子在长期储存期间活力的指标，对于种质保存和作物改良计划至关重要。此外，寿命也是确保粮食和营养安全的重要特征。因此，更好地了解调节种子寿命的各种因素对于改善这一特性和尽量减少种质再生过程中的遗传漂变是必不可少的。特别是，谷物作物种子在储存过程中的变质会对农业生产力和粮食安全产生不利影响。种子变质的不可逆过程涉及不同基因和调控途径之间的复杂相互作用，导致：DNA 完整性丧失、膜损伤、储存酶失活和线粒体功能障碍。确定种子寿命的遗传决定因素并使用生物技术工具对其进行操纵是确保长期种子储存的关键。遗传学和基因组学方法已经确定了几个调节主要谷物（如水稻、小麦、玉米和大麦）寿命特征的基因组区域。然而，对包括小米在内的其他禾本科植物的研究却非常少。部署基因组学、蛋白质组学、代谢组学和表型组学等组学工具并整合数据集将精确定位影响种子存活率的分子决定因素。鉴于此，本综述列举了调节寿命的遗传因素，并证明了综合组学策略对于剖析种子变质的分子机制的重要性。此外，本综述还提供了部署生物技术方法来操纵基因和基因组区域以开发具有长期储存潜力的改良品种的路线图。
代谢工程通讯
假单胞菌 KT2440 是一种研究较为深入的细菌，可将木质素衍生的芳香族化合物转化为生物产品。假单胞菌中先进遗传工具的开发缩短了假设检验的周转时间，并使得能够构建能够生产各种目标产品的菌株成为可能。在这里，我们评估了可诱导 CRISPR 干扰 (CRISPRi) 工具集对荧光、必需和代谢靶标的作用。结果表明，用阿拉伯糖 (8K) 诱导启动子表达的核酸酶缺陷型 Cas9 (dCas9) 在各种培养基条件下以及靶向必需基因时均受到严格调控。除了批量生长数据外，还进行了单细胞延时显微镜检查，结果显示同克隆群体中敲低率的内在异质性。在指数增长的细胞中，研究了跨基因组靶标的敲低动力学，发现诱导后普遍存在 1.75 ± 0.38 小时的静止期，其中发生 1.5 ± 0.35 次倍增后才会观察到表型反应。为了展示这套 CRISPRi 工具集的应用，β-酮己二酸（一种性能优越的尼龙单体）以 4.39 ± 0.5 g/L 的浓度和 0.76 ± 0.10 mol/mol 的产量从对香豆酸（一种可从禾本科植物中提取的羟基肉桂酸）中生产出来。这些培养指标是通过使用更高强度的 IPTG (1K) 诱导启动子在指数期早期敲低 β KA 途径中的 pcaIJ 操纵子来实现的。这使得大部分碳被分流到所需产品中，同时无需补充碳和能量来源来支持生长和维持。
使用 CRISPR/Cas9 对无融合生殖四倍体草皮和牧草（Paspalum notatum Flügge ́）进行多等位基因编辑
多倍体在禾本科植物中很常见，对传统育种提出了挑战。基因组编辑技术绕过了杂交和自交，能够在一代中对多个基因拷贝进行有针对性的修改，同时保持许多多倍体基因组的杂合背景。巴哈草（Paspalum notatum Flügge ́；2 n =4 x =40）是一种无融合生殖的四倍体 C4 物种，在美国东南部广泛种植，作为肉牛生产和公用事业草坪的饲料。叶绿素生物合成基因镁螯合酶（MgCh）被选为在四倍体巴哈草中建立基因组编辑的快速读出目标。含有 sgRNA、Cas9 和 npt II 的载体通过基因枪法递送到愈伤组织培养物中。通过基于 PCR 的检测和 DNA 测序对编辑植物进行了表征，并观察到高达 99% 的 Illumina 读数的诱变频率。野生型 (WT) 巴哈草的测序显示，MgCh 的序列变异水平很高，这可能是因为存在至少两个拷贝，可能包含八种不同的等位基因，包括假基因。MgCh 突变体表现出明显的叶绿素消耗，叶片绿度降低了 82%。两种品系显示出随时间推移的编辑进展，这与体细胞编辑有关。获得了嵌合 MgCh 编辑事件的无融合生殖后代，并允许在一系列叶绿素消耗表型中识别出统一编辑的后代植物。高度编辑的突变体的 Sanger 测序显示 WT 等位基因的频率升高，可能是由于频繁的同源定向修复 (HDR)。据我们所知，这些实验是首次报道将基因组编辑应用于多年生暖季草皮或牧草。该技术将加速巴哈草品种的开发。
根部代谢物调节有益微生物的模式如何随着不同的放牧压力而变化？
放牧干扰可改变植物根际微生物群落结构，从而改变反馈机制，促进植物生长或诱导植物防御。然而，人们对这种变化在不同放牧压力下如何发生和变化，以及根部代谢物在改变根际微生物群落组成中的作用知之甚少。本研究研究了不同放牧压力对微生物群落组成的影响，并利用代谢组学方法探索了不同放牧压力改变根际微生物组的机制。放牧改变了微生物群落的组成、功能和共表达网络。在轻度放牧（LG）下，一些腐生真菌，如香菇属、Ramichloridium 属、Ascobolus 属。和 Hyphoderma sp. 显著富集，而在重度放牧 (HG) 下，潜在有益的根际细菌，如 Stenotrophomonas sp.、Microbacterium sp. 和 Lysobacter sp. 显著富集。有益的菌根真菌 Schizothecium sp. 在 LG 和 HG 中均显著富集。此外，所有富集的有益微生物都与根系代谢物呈正相关，包括氨基酸 (AA)、短链有机酸 (SCOA) 和生物碱。这表明这些显著富集的根际微生物变化可能是由这些差异性根系代谢物引起的。在放牧压力下，推测根系代谢物，尤其是氨基酸如L-组氨酸，可能调控特定的腐生真菌参与物质转化和能量循环，促进植物生长。此外，为了缓解高放牧压力，提高植物的防御能力，推测根系在放牧干扰下会主动调节这些根系代谢物如氨基酸、中链氨基酸和生物碱的合成，然后分泌它们来促进一些特定的促进植物生长的根际细菌和真菌的生长。总之，禾本科植物可以通过改变根系代谢物的组成来调控有益微生物，在典型的草原生态系统中，不同的放牧压力下，其响应策略也不同。
基于 CRISPR/Cas9 的基因组编辑可加快......
棕榈科植物包括 200 个属，2500 多个品种，在农业食品生产和工业应用领域仅次于禾本科 (Poaceae) 和豆科 (Fabaceae)。椰子 (Cocos nucifera L.)、槟榔 (Areca catechu L.)、油棕 (Elaeis guineensis Jacq.) 和枣椰子 (Phoenix dactylifera L.) 是棕榈科中具有重要经济价值的多年生植物。椰子通常被称为“生命之树”，因其在食品、营养、医药和各种工业用途中的广泛应用而闻名 (Ramesh et al., 2021)。椰子产品包括从椰仁或种皮中提取的食用油、嫩椰子水、椰仁、椰干、椰子壳、椰子饼、木质产品、椰壳髓以及各种增值过程产生的物品。未开放的佛焰苞被挖掘以提取花序汁液（neera），可进一步加工成棕榈糖、糖、醋和各种副产品（Hebbar 等人，2022 年）。槟榔（Areca catechu L.）是热带亚洲和东非部分地区的一种作物。在印度，它是一种重要的经济作物，也有重要的医学价值，主要种植在该国的几个邦。尽管如此，其商业产品分布在整个印度，该国在种植面积和产量方面无疑处于领先地位，占世界产量的 54%。槟榔棕榈的果实或坚果，俗称槟榔或 supari，在印度人民中作为咀嚼产品使用已有悠久历史，可以追溯到吠陀时期。因此，槟榔与印度的历史和社会遗产深深交织在一起。在全球范围内，仅亚洲就有多达 6 亿人食用槟榔。另一方面，椰枣生长在埃及、伊朗、沙特阿拉伯和阿联酋等干旱地区（Aljohi 等人，2016 年）。除了果实外，椰枣种子也是食用油的新来源，进一步拓展了其工业应用（Ali 等人，2015 年）。油棕是一种具有经济重要性的棕榈树种，供应着全球约 35% 的植物油。油棕的遗传改良可能在全球营养安全中发挥关键作用。
会议纪要和建议全国研讨会
鉴于印度政府提议将 2023 年定为国际小米年，联合国粮食及农业组织 (FAO) 已将 2023 年定为国际小米年或 IYM2023，以提高人们对小米的健康和营养价值的认识。小米是一种粒小、多季节、温暖天气的谷物，属于禾本科。Jowar (高粱)、Bajra (珍珠粟) 和 Ragi (小米) 是印度种植的重要小米。印度还种植小型小米，例如 Proso (Cheena)、Kodo (Kodra、Arikelu)、狐尾 (Kangni/Korra)、稗 (Varai、Sawa)、小米 (Kutki) 和棕顶小米。由于小米还具有很高的营养价值，为了鼓励小米的生产和消费，印度政府于 2018 年 4 月将小米列为营养谷物。小米可以发挥重要作用，并为我们共同努力赋权小农户、实现可持续发展、消除饥饿、适应气候变化、促进生物多样性和转变农业粮食体系做出贡献。印度的小米产量占亚洲的 80%，占全球的 20%。在 2023-24 年联邦预算中，印度宣布为小米研究所提供资金。印度将通过公共分配系统向贫困线以下的人们提供小米。几个世纪以来，小米一直是印度的主食。然而，它们逐渐被降级为次要作物。在后绿色革命时期，随着重点转移到在确定的绿色革命地区使用高产品种的小麦和水稻来提高粮食产量和生产率，小米被边缘化了。绿色革命之后，随着人们对生活方式疾病的日益关注，再加上“精致”饮食文化，现代消费者逐渐但越来越多地将营养丰富的小米视为小麦和大米的合适替代品。在气候变化威胁全球生命的逆境下，作为我们“同一个健康”使命和联合国可持续发展目标 (SDG) 的一部分，这一观察到的趋势必须在全球范围内推广。为了利用这种重要农产品的好处，全国研讨会组织了四个不同的会议。• 遗传改良以提高非生物胁迫耐受性• 小米的非生物胁迫和气候智能型实践以实现可持续生产• 小米的加工增值和机械化以提高营养质量和生计• 扩大小米的非生物胁迫管理技术和政策支持
纽约州卡特罗格斯县阿勒格尼镇太阳能地方法规
建筑一体化太阳能系统：太阳能电池板和太阳能设备的组合，集成到任何建筑围护结构系统（如垂直立面、半透明天窗系统、屋顶材料或窗户上方），产生电力供现场使用。集体太阳能：由分区房主协会或类似团体集体拥有的太阳能装置。集体太阳能装置应根据发电能力进行监管，分为小规模（1 级或 2 级）或公用事业规模（3 级），如本文所定义。全州重要农田：美国农业部自然资源保护局 (NRCS) 的土壤调查地理 (SSURGO) 网络土壤调查数据库中指定为“全州重要农田”的土地，由相关州机构确定，对生产粮食、饲料、纤维、草料和油籽作物具有全州重要性。全州重要农田可能包括州法律指定用于农业的大片土地。眩光：光反射的效果，其强度以商业上合理的方式确定，足以造成烦扰、不适或任何重大方面的视觉性能和能见度损失。地面安装太阳能系统：通过杆子或其他安装系统固定在地面上的太阳能系统，与任何其他结构分离，可产生电力供现场或场外使用。缓解：使之更温和，使之不那么严重、不那么刺眼或不利；缓和。本地多年生植被：本地野花、草本植物和禾本科植物，作为传粉者的栖息地、饲料和迁徙中途站，不得包括纽约州环境保护署确定的任何禁止或管制的入侵物种。传粉昆虫：为开花植物授粉的蜜蜂、鸟类、蝙蝠和其他昆虫或野生动物，包括野生和人工饲养的昆虫。优质农田：被美国农业部自然资源保护局 (NRCS) 的土壤调查地理 (SSURGO) 网络土壤调查数据库指定为“优质农田”的土地，该土地具有生产粮食、饲料、草料、纤维和油籽作物的最佳物理和化学特性组合，也可用于这些土地用途。主要建筑物：用于进行其所在地块主要用途的建筑物。主要用途：开发和占用场地的主要目的，包括在场地上进行的活动，这些活动占活动发生的大部分时间。合格太阳能承包商/安装商：雇用或分包合格人员（安装商）来监督安装的公司。安装人员应具备与太阳能电气设备和装置的建造和操作相关的技能和知识，并接受过有关所涉及危险的安全培训。承包商须位于纽约州能源研究与发展局 (NYSERDA) 维护的合格光伏安装人员名单上，或经北美认证能源从业者委员会 (NABCEP)、保险商实验室认证为太阳能安装人员
审稿人名单
锌和硼对花生生长和养分吸收的影响 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130475 (1) Rosana Halinski de Oliveira，巴西南里奥格兰德州天主教大学。(2) Ganyo Komla Kyky，多哥农业研究所 (ITRA)。完整同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54269 芦荟 (Aloe barbadensis Miller) 黑斑病的病因、症状及通过植物药和生物防治剂进行管理——简要回顾 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130476 (1) Faizan Ahmed Sheikh，印度阿尼大学。 (2) PWHKP Daulagala，斯里兰卡开放大学，斯里兰卡。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54086 对改善移动网络流量质量的贡献 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130477 (1) Zlatin Zlatev，保加利亚特拉基亚大学。(2) 孟伟英，沈阳建筑大学，中国。(3) Aliyu Bhar Kisabo，尼日利亚。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54276 交通组织方案自动生成系统 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130478 (1) Elżbieta Macioszek，波兰西里西亚理工大学。(2) Nain Tara，巴基斯坦阿迦汗大学医院。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54255 叶面施肥硼、锌和铁对桃品种 Shan-e-Punjab 果实品质和叶片养分含量的影响 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130479 (1) Georgiana Eurides de Carvalho Marques，巴西马拉尼昂州联邦教育、科学和技术学院。 (2) Rahul Datta，捷克共和国孟德尔大学。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/51260 使用 Eberhart 和 Russel 模型对玉米（Zea mays L.）杂交种的产量及其归因性状进行稳定性分析 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130480 (1) Joseph Adjebeng-Danquah，加纳 CSIR-Savanna 农业研究所。(2) Kouame Konan，科特迪瓦科霍戈大学。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/53703 盐度对 Puccinellia ciliata（禾本科）改良种群生长和一些光合色素的影响 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130481 (1) Ali Raza，中国农业科学院。 (2) Ana Maria Arambarri，阿根廷拉普拉塔国立大学。 (3) Luiz Leonardo，巴西帕拉伊巴州立大学。完整的同行评审历史：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54317 水稻 (Oryza sativa L.) 厌氧发芽性状的遗传分化研究 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130482 (1) Sawadogo Boureima，布基纳法索法达恩古尔马大学。 (2) Luiz Leonardo，巴西帕拉伊巴州立大学。 完整的同行评审历史：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54411 Balanites aegyptiaca 的植物化学成分和抗氧化活性，Securidaca longepedunculata 和 Acacia gourmaensis 在布基纳法索用于防治种子传播真菌 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130483 (1) Karen Cordovil，巴西菲奥克鲁斯。(2) Panchumarthy Ravi Sankar，印度维尼昂药学院。完整同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54710 通往大市场的窄路：皮尔胡瓦（UP）传统印花手工织布业概览 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130484 (1) Mamatha Hegde，印度拉迈亚应用科学大学。(2) Rita Kant，印度旁遮普大学。(3) Shaik Khateeja Sulthana，印度。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54097 筛选高产且抗绿豆黄花叶病毒 (MYMV) 的乌尔豆种质 DOI: 10.9734/CJAST/2020/v39i130485 (1) Clint Magill，美国德克萨斯 A&M 大学。(2) Lucie Aba Toumnou，中非共和国班吉大学。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54510 政府部门就业女性在赋权方面所面临的制约因素 DOI: 10.9734/CJAST/2020/v39i130486 (1) Anju Bharti，印度 Guru Gobind Singh Indraprastha 大学。 (2) L. Dilakshini Stanislaus，斯里兰卡东方大学。完整同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54857 灌溉和干旱胁迫条件下水稻 (Oryza sativa L.) 遗传多样性评估 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130487 (1) Frédéric Ngezahayo，布隆迪布琼布拉高等师范学院。(2) Hussin Jose Hejase，黎巴嫩 Al Maaref 大学。(3) Pham Thi Thu Ha，越南 Ton Duc Thang 大学。完整同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54685完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54857 灌溉和干旱胁迫条件下水稻 (Oryza sativa L.) 遗传多样性评估 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130487 (1) Frédéric Ngezahayo，布隆迪布琼布拉高等师范学院。(2) Hussin Jose Hejase，黎巴嫩 Al Maaref 大学。(3) Pham Thi Thu Ha，越南 Ton Duc Thang 大学。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54685完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54857 灌溉和干旱胁迫条件下水稻 (Oryza sativa L.) 遗传多样性评估 DOI：10.9734/CJAST/2020/v39i130487 (1) Frédéric Ngezahayo，布隆迪布琼布拉高等师范学院。(2) Hussin Jose Hejase，黎巴嫩 Al Maaref 大学。(3) Pham Thi Thu Ha，越南 Ton Duc Thang 大学。完整的同行评审历史记录：http://www.sdiarticle4.com/review-history/54685