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叶绿体基因组完整分析：东方山羊豆的结构、系统发育关系及山羊豆科植物的进化推断
摘要：东方山羊豆是豆科植物，具有重要的生态和经济价值，因其抗逆性强、蛋白质含量高而被广泛栽培。然而，东方山羊豆的基因组信息尚未见报道，限制了其进化分析。由于基因组较小，叶绿体相对容易获得基因组序列以进行系统发育研究和分子标记开发。本文对东方山羊豆叶绿体基因组进行了测序和注释。结果表明，东方山羊豆叶绿体基因组长度为125,280 bp，GC含量为34.11%。共鉴定出107个基因，包括74个蛋白质编码基因，29个tRNA和4个rRNA。东方山羊豆叶绿体基因组中丢失了一个反向重复（IR）区。此外，与其近缘种G. officinalis的叶绿体基因组相比，有5个基因（ rpl22 、 ycf2 、 rps16 、 trnE-UUC 和 pbf1 ）丢失。共检测到84个长重复序列和68个简单序列重复序列，可作为G. orientalis及其近缘种遗传研究的潜在标记。我们发现，在G. officinalis与其他3个Galegeae物种（ Calophaca sinica 、 Caragana jubata 、 Caragana korshinskii ）的两两比较中，petL 、 rpl20 和 ycf4 3个基因的Ka/Ks值大于1，表明这3个基因受到了正向选择。 15个Galegeae物种的比较基因组分析表明，大多数保守的非编码序列区域和两个基因区域（ycf1和clpP）分化程度较高，可作为DNA条形码用于快速准确的物种鉴定。基于ycf1和clpP基因构建的系统发育树证实了Galegeae物种间的进化关系。此外，在所分析的15个Galegeae物种中，Galega orientalis在ycf1基因中有一个独特的30 bp内含子，而Tibetan liangshanensis在clpP基因中缺少两个内含子，这与现有只有IR缺失支（IRLC）中的甘草属物种缺少两个内含子的结论相反。总之，首次确定并注释了G. orientalis的完整叶绿体基因组，这可以为Galegeae属内尚未解决的进化关系提供见解。
豆科植物泛基因组：作物改良的现状和范围
摘要：在过去十年中，由于基因组测序技术、组装算法和计算基因组学的进步，豆科植物基因组学研究发生了范式转变，这些进步使得构建主要豆科作物的高质量参考基因组组装成为可能。这些进步无疑促进了对许多豆科作物农艺重要性状背后的新遗传变异的鉴定。此外，这些强大的测序技术使我们能够使用“泛基因组分析”研究多个个体和物种水平的整个基因组的结构变异。本综述更新了构建各种豆科作物泛基因组组装的进展，并讨论了这些泛基因组的前景以及如何利用这些信息通过分子育种来改善各种具有经济重要性的性状，以增加豆科植物的遗传增益并应对日益严重的全球粮食危机。
基因编辑技术及其在豆科植物中的应用
豆科植物富含蛋白质和植物化学物质，数千年来一直是人类的健康饮食。鉴于豆科植物在人类营养和农业生产中的重要作用，研究人员付出了巨大努力来获得豆科植物的新遗传性状，如产量、抗逆性和营养品质。近年来，豆科植物基因组资源的显著增加为应用尖端育种技术（如转基因技术、基因组编辑和基因组选择）进行作物改良奠定了基础。除了基于 CRISPR/Cas9 的基因组编辑系统等不同的基因组编辑技术外，本综述文章还讨论了植物特异性基因编辑方法的最新进展，以及与改良具有重要农艺特性的豆科作物相关的问题和潜在益处。基因组编辑技术已在不同豆科植物中得到有效应用，包括苜蓿和莲花等模式豆科植物，以及大豆、豇豆和鹰嘴豆等作物。我们还讨论了豆科植物中使用的基因编辑方法以及模式豆科植物和顽固豆科植物农艺性状的改良。尽管基因组编辑可以为豆科植物的育种提供巨大的机会，但政府监管限制是一个主要问题。在此背景下，我们还讨论了欧盟和美利坚合众国基因组编辑策略监管框架的比较。基因编辑技术为豆科植物育种中重要农艺性状的改良开辟了新的可能性。
野豌豆：一种耐旱、高蛋白、被忽视的豆科作物，具有作为可持续食物来源的潜力
预计到 2050 年，全球蛋白质需求将增长 50%。为了满足不断增长的需求并确保可持续性，需要温室气体排放低的蛋白质来源，而富含蛋白质的豆科植物种子有可能做出重大贡献。随着气候变化，像野豌豆 ( Vicia sativa ) 这样的豆科植物将供不应求，它们生长在边际种植区，耐旱，能适应多变的年度天气模式。野豌豆种子中存在的 γ-谷氨酰-β-氰基丙氨酸 (GBCA) 毒素无法消除，这阻碍了它几十年来作为人类和动物食品的利用，使这种高度适应性的物种成为“孤儿”豆科植物。然而，野豌豆基因组和转录组数据的可用性以及 CRISPR-Cas 基因组编辑技术的应用为消除 GBCA 毒素限制奠定了基础。在不久的将来，我们预计零毒素野豌豆品种将成为全球蛋白质需求的重要贡献者。