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RGCB-MSc-课程简介-2020.pdf
生物技术是一门备受追捧的研究领域，它源于生物学、化学、计算机科学和工程学领域的多次革命，使学生能够跟上新发现的步伐，并在应用科学领域保持竞争力。生物技术利用生物系统、生物体及其组成部分来创造产品和其他技术系统，并可能以增加粮食产量、医学突破或通过新知识和新产品改善健康的形式出现。生物技术是一个大概念，涵盖许多行业，但共同的重点是利用生物体来实现其分支可能拥有的任何目标。它旨在开发技术和程序来修改生物体以改善人类生活。RGCB 的理学硕士课程将是独一无二的，因为它将涵盖生物技术理论的基本领域，同时专注于实验室练习和工业以及研究应用。学生将学习“企业和创业”的概念。这让那些希望在现有生物技术行业实验室之外谋求职业的学生或那些梦想创办一家新生物技术企业的学生都能从中受益。学生在真实的商业和技术开发生物孵化器中接受培训，创业公司在此运作。每位学生都会有一位个人导师，他将在整个课程中不断提供课程作业指导以及生活方面的牧养建议。我们的目标是通过教育、培训和职业发展方面的努力，在一系列相关学科（包括基础科学、技术开发、翻译、政策和推广）中培养和留住可持续的生物技术专业人员。
国家粮食安全与气候变化的国家行动计划
地球环境是人类的居住，可以生存，运作和发展所需的食物。几个世纪以来，我们都将这两者都视为理所当然。在格拉斯哥2021年气候峰会中对气候变化和粮食安全的全球审查表明，我们不能再将这些视为理所当然，直接有效的干预措施被采取以将全球升高限制在温度下至1.5 O Celsius。如果目前的趋势不快，全球变暖可能很快就会超过2°C的阈值。这将使超过10亿的人处于极端的热压力下；超过99％的珊瑚礁漂白；夏季将海冰融化的融化增加了10次，导致海平面上升6米，植物物种的灭绝和危害饮食多样性和粮食安全的灭绝两倍，尤其是在低收入和中等收入国家以及所有国家 /地区的人口较差的人群中。归因于与气候相关的极端天气事件的频率，持续时间和强度将急剧增加。干旱，缺水，盐度导致粮食产量降低；粮食不安全的人群数量增加了。FAOS的粮食安全和营养报告2021年以来显示，自2014年以来，全球中度或重度粮食不安全的普遍存在由FIES衡量。世界上近三分之一的人（23.7亿）在2020年无法获得足够的食物； 2020年，全球人口中有12％（9.28亿）人口严重不安全。新的预测证实，除非采取有效的步骤来改善食品生产和多样性并解决获得食品的不平等，否则将无法实现零饥饿的可持续发展目标。
从无人机图像中提取的特征解释冬小麦谷物产量变化的主要变量选择 从无人机图像中提取的特征解释冬小麦谷物产量变化的主要变量选择
摘要背景：自动化表型分析技术正在不断推进育种进程。然而，在整个生长季节收集各种次要性状并处理大量数据仍然需要付出巨大的努力和时间。选择具有最大预测能力的最少数量的次要性状有可能减少表型分析工作量。本研究的目的是从无人机图像和关键生长阶段中提取出对解释冬小麦产量贡献最大的主要特征。2018 年春季生长季，无人机系统收集了 5 个日期的多光谱图像和 7 个日期的 RGB 图像。从植被指数和植物高度图中提取了两类特征（变量），共计 172 个变量，包括像素统计数据和动态增长率。变量选择采用参数算法LASSO回归（最小角度和收缩选择算子）和非参数算法随机森林。使用LASSO估计的回归系数和随机森林提供的排列重要性得分来确定每个算法中影响粮食产量的十个最重要的变量。结果：两种选择算法都将最高重要性得分分配给灌浆期前后与植物高度相关的变量。一些植被指数相关变量也被算法选择，主要在生长早期到中期和衰老期间。与使用从测量表型得出的所有172个变量进行产量预测相比，使用选定的变量表现相当甚至更好。我们还注意到，适应性 NE 品系的预测准确度 (r = 0.58–0.81) 高于本研究中具有不同遗传背景的其他品系 (r = 0.21–0.59)。
基于基因组研究的水稻育种进展
水稻是世界上种植最广泛、最重要的主粮作物之一。随着世界人口的增加，水稻产量增长速度放缓，导致产量无法满足日益增长的人类消费者的需求。据预测，到 2050 年世界人口预计将达到 97 亿，全球粮食产量可能需要增长 70% 以上才能满足世界粮食需求 [1]。除了气候变化之外，干旱、高温等频繁发生的灾害也威胁着水稻的产量和品质；为了解决这些问题，必须采用快速有效的遗传改良策略。近年来，水稻基因组学的进展对于水稻遗传改良技术和方法的进步至关重要。基因组学包括结构基因组学、功能基因组学、表观遗传学和比较基因组学 [2,3]。利用基因组信息可以帮助育种者精确定位关键基因模块，分析基本性状的潜在机制，并为遗传改良提供指导 [4,5]。上个世纪，水稻基因组学研究取得了长足进步。1998 年，水稻基因组研究计划进入基因组测序的新阶段，为揭示水稻物种完整基因组序列信息提供了绝佳机会[6]。近年来，“(3K 水稻) 水稻基因组计划”在揭示全球所有水稻种质资源的基因组多样性方面取得了重要进展[7]。基因组学辅助育种的发展加深了我们对水稻遗传背景下关键性状和数量性状位点 (QTL) 的传递和渗透的理解。这一进展为加强水稻育种过程提供了重要帮助[8]。此外，随着基因组知识和技术的不断进步，水稻杂种优势遗传及其分子基础研究取得了重大进展。然而，了解其潜在机制
从无人机图像中提取的特征中选择主要变量来解释冬小麦的产量变化
摘要背景：自动化表型分析技术正在不断推进育种进程。然而，在整个生长季节收集各种次要性状并处理大量数据仍然需要付出巨大的努力和时间。选择具有最大预测能力的最少数量的次要性状有可能减少表型分析工作量。本研究的目的是从无人机图像和关键生长阶段中提取出对解释冬小麦产量贡献最大的主要特征。2018 年春季生长季，无人机系统收集了 5 个日期的多光谱图像和 7 个日期的 RGB 图像。从植被指数和植物高度图中提取了两类特征（变量），共计 172 个变量，包括像素统计数据和动态增长率。变量选择采用参数算法 LASSO 回归（最小角度和收缩选择算子）和非参数算法随机森林。使用 LASSO 估计的回归系数和随机森林提供的置换重要性得分来确定每个算法中影响粮食产量的十个最重要的变量。结果：两种选择算法都将最高重要性得分分配给灌浆期前后与植物高度相关的变量。一些植被指数相关变量也被算法选择，主要在生长早期到中期和衰老期间。与使用从测量表型得出的所有 172 个变量进行产量预测相比，使用选定的变量表现相当甚至更好。我们还注意到，适应性 NE 品系的预测准确度 (r = 0.58–0.81) 高于本研究中具有不同遗传背景的其他品系 (r = 0.21–0.59)。
养活世界：生物技术监管变化如何推动第二次绿色革命并实现农业产业多样化
随着地球人口从 2019 年的 77 亿增至本世纪中叶的近 100 亿，农民需要将粮食产量提高 70%。本文分析了实现这一艰巨目标可用的工具。我们评估了与有机产业和高科技部门相关的农业变化，这些变化使农民变得更加高效。至关重要的是，生物技术有望通过基因工程加快农业效率的提高。虽然基因改造一直存在争议，但我们不能排除任何可行的政策选择，尤其是那些前景如此光明的政策选择。然而，当前的监管环境阻碍了通过生物技术生产的新食品进入市场，并阻碍了产品和生产者的多样性。我们的观点很简单：在一个风险与希望并存的世界里，对生物技术的监管必须与风险水平相关。我们主张建立基于风险的作物监管体系——该体系与产品本身有关，而不是与生产产品的过程有关。目前，将转基因作物推向市场的过程复杂、昂贵且耗时，与这些作物实际带来的潜在风险脱节。我们特别建议采用单一入口点进入监管系统，建立转基因产品登记册，以避免转基因生物（“GMO”）迄今为止面临的公众认知问题，并改变监管触发因素，以更好地将监管负担与实际风险联系起来。特朗普政府在 2019 年 6 月提出的提案可能会推动监管朝着我们建议的方向发展，但这些拟议规则也带来了其他问题。第二次绿色革命采用了最有前景的可用技术，可以帮助农业的未来摆脱占主导地位的农用化学品公司的控制，并帮助养活世界。
联邦圣玛丽亚科学中心...联邦圣玛丽亚科学中心...
作者：Gessica Hollweg。顾问：Paulo Cezar Bastianello Campagnol研究教授研究项目，到2050年，世界人口可以达到90亿人口。在这种情况下，全球粮食产量得到加强至关重要。粮食生产需要增加30％才能为不断增长的人口服务。这一增加是由饮食偏爱减少或防止动物起源产物的偏爱，这是由环境，道德和健康原因所激发的。用蔬菜成分组合制成的蔬菜汉堡包试图再现肉类产品的味道和质地，重点关注营养和感官体验以吸引消费者。这项研究旨在开发植物汉堡包，部分替代大豆纹理蛋白（PTS），其比例为5％，10％，15％和20％的Aguicus Bisporus蘑菇。替代对其对汉堡包的化学成分，纹理，颜色，烹饪性能和感觉特性的影响进行了评估。化学分析显示，水分含量从10％的替代水平显着增加，导致了更好的多汁性。蛋白质含量仍然与对照到15％的替代水平相似，而脂肪含量在治疗之间没有显着差异。纹理曲线表明汉堡浓缩剂（尤其是5％和10％）的硬度降低，导致产品较软。颜色分析表明，在每种蘑菇中5％PTs代替的处理中，亮度（L*）和红色（A*）的强度降低。感官分析表明，汉堡包最多可替换15％的汉堡与对照相当，具有“柔软”，“宜人的色彩”和“良好外观”等属性与消费者的偏好呈正相关。的发现表明，蘑菇agricus bisporus可以有效地用作基于植物的汉堡包中PTS的部分替代品，从而改善了不损害质量的感觉特性。此替代品提供了一种有希望的方法，可以在基于植物的产品上多样化成分，从而为消费者提供了理想的特征。关键字：基于植物的替代方案；感官评估；纹理分析；水分含量；烹饪产量；消费者接受；
基因组编辑助力非洲可持续农业
非洲农业的可持续集约化对于实现粮食和营养安全以及应对日益严重的气候变化问题至关重要。迫切需要缩小主食作物的产量差距并提高粮食产量，以满足不断增长的人口的需求。为了满足日益增长的粮食需求，需要采用更有效的粮食生产方法。需要利用工具箱中的所有工具，包括现代生物技术和传统生物技术，来改良作物。除了传统技术外，还需要充分利用基因组编辑等新育种工具的潜力。基于成簇的规律间隔短回文重复序列/CRISPR 相关蛋白 (CRISPR/Cas) 的基因组编辑因其简单、高效、特异性和易于使用而迅速成为开发改良作物品种最流行的基因工程方法。基因组编辑通过修改作物内源基因组，使其不含任何外来基因，从而改良作物品种。因此，在一些国家，没有外来基因整合的基因组编辑作物不作为转基因生物 (GMO) 进行监管。研究人员正在使用基于 CRISPR/Cas 的基因组编辑来改良非洲主要作物，使其具有抗生物和非生物胁迫的能力，并提高营养品质。许多产品，如抗病香蕉、抗致死性坏死病的玉米、抗寄生植物 Striga 和提高品质的高粱，正在为非洲农民开发中。有必要在非洲创造一个有利的环境，制定基于科学的监管指南，以发布和采用使用 CRISPR/Cas9 介导的基因组编辑开发的产品。在这方面已经取得了一些进展。尼日利亚和肯尼亚最近发布了国家生物安全指南，用于监管基因编辑。本文总结了工具开发、基因组编辑在改良主要作物方面的潜在应用以及非洲监管政策方面的最新进展。
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
利用“CRISPR-Cas”基因组编辑技术促进植物育种，助力未来粮食安全
基因组编辑技术正被用于改良植物育种，到 2050 年，这可能会持续增加粮食产量。由于监管较为宽松和广泛接受，通过基因组编辑实现的产品正变得越来越为人所知。在目前的耕作方式下，世界人口和粮食供应永远不会按比例增加。全球变暖和气候变化极大地影响了植物和粮食生产的发展。因此，将这些影响降至最低对于可持续的农业生产至关重要。由于农业实践的复杂化和对非生物胁迫反应机制的更好理解，作物对非生物胁迫的适应能力正在增强。传统和分子育种技术都已用于创造可行的作物类型，这两个过程都很耗时。最近，植物育种者对使用成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR/Cas9) 进行基因操作的基因组编辑方法表现出了兴趣。为了确保未来粮食供应的安全，必须开发具有所需特性的植物品种。由于基于 CRISPR/CRISPR 相关核酸酶 (Cas9) 系统的基因组编辑技术革命，植物育种的一个全新时代已经开启。所有植物都可以使用 Cas9 和单向导 RNA (sgRNA) 有效地靶向特定基因或位点组。因此，与传统育种方法相比，CRISPR/Cas9 可以节省时间和劳动力。使用 CRISPR 和 Cas9 系统是一种简单、快速且有效的直接改变细胞中基因序列的方法。CRISPR-Cas9 系统是从最早已知的细菌免疫系统的组成部分发展而来的，它允许在各种细胞/RNA 序列中进行有针对性的基因断裂和基因编辑，以引导 CRISPR-Cas9 系统中的内切酶切割特异性。通过改变向导 RNA (gRNA) 序列并将其与 Cas9 内切酶一起递送到靶细胞，几乎可以对任何基因组位点进行编辑。我们总结了最近的 CRISPR/Cas9 植物研究成果，研究了在植物育种中的潜在应用，并对 2050 年之前可能出现的突破和粮食安全方法做出了预测。