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关于转基因食品的 7 个事实
转基因作物和非转基因作物及其野生近缘种之间会发生异花授粉。这种异花授粉可能通过昆虫、鸟类和风传播到田地，这些田地通常远离花粉来源。还有证据表明，转基因作物经过改造可以自行产生杀虫剂，从而杀死有益昆虫（例如蜜蜂）和土壤生物（例如蚯蚓和土壤微生物）。这些抗虫转基因植物会释放毒素，毒害土壤，导致传粉昆虫（蜜蜂和蝴蝶）和鸟类数量急剧下降。
向日葵自交系连锁累赘的基因组学
作物野生近缘种是作物改良的宝贵等位基因来源，包括适应气候变化和新出现疾病。然而，由于连锁累赘，来自野生近缘种的基因渗入可能会对理想性状（包括产量）产生有害影响。在本文中，我们分析了野生基因渗入在栽培向日葵自交系中的基因组和表型影响，以估计连锁累赘的影响。首先，我们生成了七种栽培向日葵和一种野生向日葵基因型的参考序列，以及另外两种栽培品种的改良组装体。接下来，依靠之前从野生供体物种生成的序列，我们鉴定了栽培参考序列中的基因渗入，以及它们所包含的序列和结构变体。然后，我们使用岭回归最佳线性无偏预测 (BLUP) 模型来检验基因渗入对栽培向日葵关联作图群体中表型性状的影响。我们发现基因渗入给栽培向日葵基因库带来了大量序列和结构变异，包括 3,000 多个新基因。虽然基因渗入降低了蛋白质编码序列的遗传负荷，但它们大多对产量和品质性状产生负面影响。在栽培基因库中发现的高频率基因渗入比低频率基因渗入的影响更大，这表明前者可能是人工选择的目标。此外，来自亲缘关系较远的物种的基因渗入比来自栽培向日葵野生祖先的基因渗入更容易适应不良。因此，育种工作应尽可能集中在密切相关且完全兼容的野生亲属上。
ZEAMAP，适应玉米多组学时代的综合数据库
作为种植范围最广的作物之一，玉米 ( Zea mays L.) 已被科研人员和育种家广泛研究了一个多世纪。随着各种组学数据高通量检测的进展，人们积累了丰富的玉米及其野生近缘种大刍草的多维和多组学信息。整合这些信息有可能加速遗传研究并改良玉米农艺性状。为此，我们构建了 ZEAMAP ( http://www.zeamap.com )，这是一个综合性的数据库，包含多个参考基因组、注释、比较基因组学、转录组、开放染色质区域、染色质相互作用、高质量遗传变异、表型、代谢组学、遗传图谱、遗传图谱位点、种群结构和大刍草与玉米之间的驯化选择信号。ZEAMAP 用户友好，能够以交互方式整合、可视化和交叉引用多个不同的组学数据集。
水稻株型的遗传基础及其育种改良
地上部和根系结构是作物生产力的基础。在人工选择驯化和驯化后育种的历史中，水稻的结构与其野生祖先相比发生了显著变化，以满足农业要求。我们回顾了最近关于水稻发育生物学的研究，重点关注决定水稻植株结构的组成部分；地上部分生组织、叶片、分蘖、茎、花序和根。我们还重点介绍了影响这些结构并在栽培品种中利用的自然变异。重要的是，从发育突变体中鉴定出的许多核心调控因子已被用作育种中的弱等位基因，对这些结构产生中度影响。鉴于功能基因组学和基因组编辑的激增，本文讨论的水稻植株结构的遗传机制将为进一步推动不仅在水稻而且在其他作物及其野生近缘种中的育种提供理论基础。
植物育种的进步：开创可持续农业
植物育种在确保粮食安全、提高农业生产力和减轻气候变化带来的挑战方面发挥着至关重要的作用。本摘要概述了旨在利用遗传多样性实现可持续作物改良的植物育种技术和策略的重大进展。技术进步增强了传统的植物育种方法，使育种者能够获取和利用作物物种中丰富的遗传多样性。高通量 DNA 测序的出现彻底改变了植物育种，促进了对所需性状基因的识别和表征。这些知识使育种者能够开发出产量潜力、抗病性、抗逆性和营养质量更高的改良品种。基因组选择和标记辅助育种是加速育种过程的有力工具。这些技术使育种者能够在发育早期识别和选择具有所需性状的植物，从而减少传统育种计划所需的时间。标记辅助育种采用与特定基因或性状相关的分子标记，促进它们在不同遗传背景之间的有效转移。基因编辑（例如 CRISPR-Cas9）等先进分子育种技术的出现为精确操纵植物基因组开辟了新途径。基因编辑有可能引入有针对性的遗传修饰，包括基因敲除、基因敲入和基因替换，从而开发出改良的作物品种。然而，围绕在作物育种中使用基因编辑的伦理和监管考虑仍然是持续争论的主题。现代植物育种的另一个重要方面是整合来自野生近缘种和地方品种的基因组信息。这些遗传资源拥有大量特性，可以转移到栽培作物中，以增强其对不断变化的环境条件的适应性和恢复力。在育种计划中利用遗传多样性有助于降低对害虫、疾病和非生物胁迫的脆弱性，确保农业系统的长期可持续性。近年来，在基因组学和分子生物学的推动下，植物育种取得了重大进展。高通量测序、基因组选择、标记辅助育种和基因编辑等尖端技术的整合彻底改变了该领域。通过利用作物的天然遗传多样性并结合野生近缘种的特性，育种者正在开发改良品种，为全球粮食安全、农业可持续性以及农业系统在面对环境挑战时的恢复力做出贡献。
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。
2024 - 植物育种、遗传学和基因组学研究所 - UGA
花生根结线虫 (Meloidogyne arenaria; PRKN) 是一种微小的蛔虫，会捕食许多作物的根，包括栽培花生 ( Arachis hypogaea )。如果不采取缓解措施，这些蛔虫会导致种植者产量大幅下降。2020 年，PRKN 导致佐治亚州的花生作物价值下降了 3%。为了对抗这种害虫，20 世纪 90 年代，一种来自野生近缘种 (A. cardenasii ) 的强大抗性基因被渗入花生中。基因研究表明，这种基因渗入覆盖了栽培花生 A09 染色体的 ~92%。研究还发现，基因渗入的上部产生强抗性，而下部产生中等抗性。除此之外，人们对造成抗性的基因的确切位置知之甚少。本研究的目的是对重组花生品系进行 PRKN 温室测定。希望这些试验的结果能够进一步加深对这种基因渗入的了解，从而帮助育种者培育出具有稳定和强大抗性的优良品种。
结构变异引起的大规模基因表达改变推动了甘蓝形态类型的多样化
甘蓝是一种全球性蔬菜作物，其形态类型十分多样，其特征是收获后器官会增大。这使得甘蓝成为研究快速进化和驯化的理想模型。我们从 27 个高质量基因组中构建了一个甘蓝泛基因组，这些基因组代表了所有形态类型及其野生近缘种。我们确定了这些基因组中的结构变异 (SV)，并使用基于图形的基因组工具在 704 个甘蓝种质中对其进行了表征。我们表明，SV 对许多基因的表达具有双向影响，要么通过 DNA 甲基化进行抑制，要么可能通过含有转录因子结合元件进行促进。以下示例说明了 SV 在调节基因表达中的作用：在花椰菜/西兰花中促进 BoPNY 并抑制 BoCKX3，在卷心菜中抑制 BoKAN1 和 BoACS4，在观赏羽衣甘蓝中促进 BoMYBtf。这些结果为SV作为基因表达剂量调节剂的作用，推动甘蓝的驯化和多样化提供了有力的证据。
菊花改良育种方面
菊花 (Dendranthema grandiflora Tzvelve syn. Chrysanthemum morifolium Ramat.) 是世界上最重要的开花作物之一。花卉因其多样的颜色、形态、大小、形状和用途而备受推崇。开发具有新特征的菊花品种，以适应其不同的花色、形状、大小、开花时间、采后品质对生物和非生物胁迫的耐受性。近年来，研究人员使用各种常规和非常规育种技术来了解形态和分子水平上的分类研究、相关性和关联，包括转基因技术、基因组编辑和标记辅助选择 (MAS) 与野生近缘种，以将各种观赏性状从野生型引入栽培品种。此外，高通量技术，特别是基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和微生物组学（统称为组学平台）的最新进展导致了大量数据的收集。通过生物技术方法实现的主要特性包括开发新的花色、改变花和植物形态、抗虫害和抗病性以及增强收获后属性。本综述总结了传统和现代分子育种方法以及新兴技术在花卉栽培方面取得的最新成就。
一种高效的基于原生质体的葡萄属植物基因组编辑方案
CRISPR-Cas 技术可以对植物基因组进行精确修改，有望彻底改变农业。这些技术依赖于将编辑组件递送到植物细胞中以及再生完全编辑的植物。在无性繁殖植物（例如葡萄）中，原生质体培养是生产非嵌合和无转基因的基因组编辑植物的最佳途径之一。然而，植物从原生质体再生能力较差，阻碍了其用于基因组编辑的实施。在这里，我们报告了一种从来自多个葡萄品种的原生质体再生植物的有效方案。通过将原生质体封装在海藻酸钙珠中并与饲养层培养物共培养，原生质体分裂形成愈伤组织菌落，再生成胚胎并最终再生为植物。该方案成功应用于酿酒葡萄和鲜食葡萄（Vitis vinifera）品种，以及葡萄砧木和葡萄树野生近缘种 Vitis arizonica。此外，通过用 CRISPR-质粒或核糖核蛋白 (RNP) 复合物转染原生质体，我们在三个品种和 V. arizonica 中再生了 VvPHYTOENE DESATURASE 基因经过编辑的白化植物。结果揭示了该平台在促进葡萄属物种基因组编辑方面的潜力。