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遗传资源和精准基因编辑可有针对性地提高大麦对非生物胁迫的耐受性
摘要：非生物胁迫，主要是干旱、高温、盐碱、寒冷和涝渍，对谷物作物产生不利影响。它们限制了全球大麦的生产并造成了巨大的经济损失。多年来，人们已鉴定出大麦在各种胁迫下的功能基因，随着现代基因编辑平台的引入，抗逆性基因改良也发生了新的转变。特别是，成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 是一种用于精确突变和性状改良的强大而多功能的工具。在这篇综述中，我们重点介绍了主要大麦生产国受胁迫影响的地区及其相应的经济损失。我们整理了大约 150 个与抗逆性相关的关键基因，并将它们组合成一个物理图谱，用于潜在的育种实践。我们还概述了精确碱基编辑、主要编辑和多路复用技术在有针对性性状修饰中的应用，并讨论了当前的挑战，包括高通量突变体基因分型和基因型依赖性在遗传转化中的应用，以促进商业育种。所列出的基因可以抵消干旱、盐度和营养缺乏等主要压力，相应基因编辑技术的潜在应用将为大麦改良以提高其气候适应能力提供参考。
遗传资源和精确的基因编辑，以靶向改善大麦非生物胁迫耐受性
摘要：非生物胁迫，主要干旱，热，盐度，冷和水槽，对谷物作物产生不利影响。他们限制了全球大麦生产，并造成巨大的经济损失。在大麦中，多年来已经确定了各种应力下的功能基因，并且随着现代基因编辑平台的引入，对压力耐受性的遗传改善已经发生了新的转变。尤其是，簇状的定期间隔短的短质体重复序列（CRISPR）/CRISPR相关蛋白9（CAS9）是一种可靠且多功能的工具，用于精确的突变创造和性状改进。在这篇综述中，我们强调了受压力影响的地区以及主要大麦生产商之间的相应经济损失。我们将约150个与应激耐受性相关的关键基因整理成一个物理图，以进行潜在的繁殖实践。我们还概述了针对目标性状修改的精确基础编辑，主要编辑和多重技术的应用，并讨论了当前的挑战，包括高通量突变体基因型和基因型依赖性在遗传转化中以促进商业繁殖。列出的基因抵消了诸如干旱，盐度和营养缺乏等关键应力，并且各个基因编辑技术的潜在应用将提供对大麦改善气候弹性的洞察力。
大麦 MLA 免疫受体被真菌非核糖体肽效应物激活，从而增加疾病易感性
大麦 Mla 基因座含有功能多样化的基因，这些基因编码细胞内核苷酸结合的富含亮氨酸重复受体 (NLR)，并赋予针对活体营养和半活体营养真菌病原体的菌株特异性免疫力。在本研究中，我们分离了一个大麦基因 Scs6 ，它是 Mla 基因的等位基因变体，但赋予对死体营养真菌 Bipolaris sorokiniana 分离株 ND90Pr (Bs ND90Pr) 的敏感性。我们生成了 Scs6 转基因大麦品系，并表明 Scs6 足以赋予天然缺乏受体的大麦基因型对 Bs ND90Pr 的敏感性。 Scs6 编码的 NLR（SCS6）被 Bs ND90Pr 产生的非核糖体肽（NRP）效应物激活，从而诱导大麦和本氏烟细胞死亡。MLA 和 SCS6 之间的域交换表明，SCS6 亮氨酸富集重复域是 NRP 效应物激活受体的特异性决定因素。Scs6 在野生和驯化大麦种群中均有保留。我们的系统发育分析表明 Scs6 是大麦特有的创新。我们推断 SCS6 是一种真正的免疫受体，很可能被 Bs ND90Pr 的非核糖体肽效应物直接激活，从而导致大麦易患疾病。我们的研究为未来开发不易受死体营养病原体修饰的作物合成 NLR 受体奠定了基础。
HVWRKY2充当免疫抑制剂，并靶向HVCEBIP来调节大麦的白粉病耐药性
植物使用复杂的免疫系统来感知病原体感染并以严格控制的方式激活免疫反应。在大麦中，HV WRKY2充当了抗白粉病真菌的大麦疾病耐药性的阻遏物，blumeria graminis f。 sp。hordei（bgh）。然而，HV WRKY2在其DNA结合和抑制剂函数及其靶基因中的分子特征未经表征。我们表明，HV WRKY2的W-box结合需要完整的WRKY结构域和75个氨基酸的上游序列，并且HV WRKY2 W-box结合活性与其在疾病耐药性中的抑制剂功能有关。染色质免疫沉淀（芯片） - seq分析鉴定了一种假定的壳蛋白受体基因HVCEBIP，作为过表达转基因大麦植物中HV WRKY2的靶基因。chip-qPCR和电泳迁移率转移测定法（EMSA）验证了HV WRKY2与HVCEBIP启动子中含有W-box的序列的直接结合。HV Cebip积极调节大麦对BGH的抵抗力。我们的发现表明，HV WRKY2通过直接靶向与病原体相关的分子模式（PAMP）识别受体基因来抑制大麦的基础免疫力，这表明HV CEBIP和可能的金属蛋白信号传导在大麦PAMP PAMP触发的免疫反应中对BGH感染的免疫反应。2022年中国作物科学学会和CAAS作物科学研究所。 Elsevier B.V.的发布服务代表KEAI Communications Co. Ltd. 这是CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）下的开放访问文章。2022年中国作物科学学会和CAAS作物科学研究所。Elsevier B.V.的发布服务代表KEAI Communications Co. Ltd.这是CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）下的开放访问文章。
GW2.1基因调节晶粒性状的靶向突变，并诱导大麦的产量损失 在碳化硅上集成石墨烯和MOS2 高级材料处理系统中的传输通道 Calpain活性调节剂：抑制剂和激活剂作为潜在药物LeventeEndreDókus，Mo'Ath Yousef＆ZoltánBánócziPharmaceutics 2020， 对自动化车辆的泳道控制，反馈延迟：非线性分析和实验室实验 在介孔Niwo 4 上支持的电催化剂的设计降低了PT含量 多分散性比（PDR）及其对... 的应用 有问题的社交网络使用中的隐式认知 焊接轮廓对绝缘栅极晶体管（IGBTS）的热参数的影响 多核算方法 polycomb蛋白RYBP在小鼠胚胎干细胞的体外心脏分化过程中激活转录因子plagl1 光控制生物杂交微型机器 量子信息的费米子系统 用TiO 2和Zno 抑制Snagcu焊料合金的Sn晶须生长
谷物宽度和重量2（GW2）是一种E3-泛素连接酶编码基因，对谷物物种中谷物的大小和重量负调节。因此，建议禁用GW2基因活性以提高作物生产率。我们在这里表明，大麦GW2.1同源物的CRISPR/CAS介导的诱变会导致细长谷物的发展和蛋白质含量增加。同时，GW2.1功能的损失引起了由于尖峰数量减少和谷物设置低而引起的明显晶粒屈服不足。我们还表明，GW2.1缺乏作物产量和蛋白质含量引起的相反作用在很大程度上与培养条件无关。这些发现表明大麦GW2.1基因对于产量和晶粒性状之间的优化是必需的。总的来说，我们的数据表明，大麦中GW2.1基因活性的丧失与多效性效应相关，对生成器官的发展以及因此谷物产生产生了负面影响。我们的发现有助于更好地理解谷物的发育以及GW2.1控制大麦的定量和定性遗传改善中控制的UTI。
靶向敲除真核翻译起始因子4E使冬大麦获得对丝状病毒的抗性
真核翻译起始因子 4E (EIF4E) 是许多植物物种中马铃薯病毒感染的已知易感因子。大麦黄花叶病毒病是由大麦黄花叶病毒 (BaYMV) 和大麦温和花叶病毒 (BaMMV) 引起的，可导致冬大麦产量损失高达 50%。秋季，幼小的大麦植株的根部被土传的根瘤寄生虫 Polymyxa graminis L. 感染，该寄生虫是病毒载体。病毒建立并系统性扩散到植物上部后，叶子上首先出现黄色花叶。在植物进一步发育的过程中，该病会导致叶子坏死，并且更易受霜冻伤害。由于 HvEIF4E 基因的 rym4 和 rym5 等位基因变体，超过三分之二的欧洲冬大麦品种对 BaYMV 和 BaMMV 具有抗性。然而，几种 BaYMV 和 BaMMV 菌株已经克服了 rym4 和 rym5 介导的抗性。因此，大麦育种需要新的抗性等位基因。因此，我们在 BaMMV/BaYMV 易感冬大麦品种“Igri”中通过 Cas9 内切酶对 EIF4E 基因进行了定向诱变。产生了小插入，导致翻译阅读框发生移位，从而导致 EIF4E 功能丧失。突变发生在原代突变体中已经处于纯合状态。它们的后代被证明总是纯合的并且完全抵抗 BaMMV 的机械接种。EIF4E 敲除植物表现出正常的生长习性并产生谷物，但产量受损。
大麦二萜类植物抗毒素抑制禾谷镰刀菌感染但增强大麦根部根腐病菌定植
植物免疫是一个多层次的过程，包括识别病原体的模式或效应物以引发防御反应。这些包括诱导通常会限制病原体毒力的多种防御代谢物。在这里，我们在代谢物水平上研究了大麦根与真菌病原体根腐病菌 ( Bs ) 和禾谷镰刀菌 ( Fg ) 之间的相互作用。我们发现大麦烷是一组以前未描述过的具有抗菌特性的罗丹烷相关二萜类化合物，是这些相互作用中的关键参与者。Bs 和 Fg 感染大麦根会引发 600 kb 基因簇中的大麦烷合成。在酵母和本氏烟中异源重建生物合成途径产生了几种大麦烷，包括功能最丰富的产品之一 19-b-羟基大麦三烯酸 (19-OH-HTA)。该簇二萜合酶基因的大麦突变体无法产生大麦烷，但出乎意料的是，Bs 的定植率却降低了。相比之下，另一种大麦和小麦真菌病原体禾谷镰刀菌在完全缺乏大麦烷的突变体中的定植率要高 4 倍。因此，19-OH-HTA 可增强 Bs 的发芽和生长，而抑制其他致病真菌，包括 Fg。显微镜和转录组学数据分析表明，大麦烷可延缓 Bs 的坏死营养期。综上所述，这些结果表明，诸如 Bs 之类的适应性病原体可以破坏植物的代谢防御，以促进根部定植。
使用深度学习来预测大麦基班克的地理起源对基因组环境协会研究
基因组环境协会（GEA）是一种通过与环境参数结合遗传变异来识别适应位点的方法，从而提供了提高作物弹性的潜力。但是，其在Genebank配件上的应用受到丢失的地理来源数据的限制。为了解决这一限制，我们探索了神经网络来预测大麦加入的地理起源，并将估算的环境数据整合到GEA中。神经网络在交叉验证方面表现出很高的精度，但偶尔会产生可行的预测，因为模型仅被视为地理位置。例如，一些预测的起源位于不可理的区域内，例如地中海。使用大麦开花时间基因作为基准，GEA整合了估算的环境数据（n = 11,032），与常规GEA（n = 1,626）相比，在开花时间基因附近的基因组区域进行了部分一致但互补的检测（n = 1,626）（n = 1,626），从而突出了GEA与估计的GEA的潜在的互补的GEA，并在互补的GEA中突出了。同样，与我们最初的假设相反，可以通过增加样本量来预期GEA性能会有显着改善，我们的模拟产生了意外的见解。我们的研究表明，通过预测丢失的地理数据，GEA方法的敏感性对相当大的样本量的敏感性有潜在的局限性。总体而言，我们的研究通过与GEA进行深入的学习来提供有关利用不完整的地理起源数据的见解。我们的发现表明，需要进一步开发GEA方法来优化估算的环境数据的使用，例如结合区域GEA模式，而不是仅仅关注大型景观跨等位基因频率和环境梯度之间的全球关联。
通过针对顺式调控元件突变的 FIND-IT 筛选优化大麦植酸酶基因表达
结果与讨论：发现了基因表达较高或较低的突变体，最终成熟谷物植酸酶活性 (MGPA) 较高或较低。田间试验和发芽期间的肌醇磷酸分析表明，PAPhy_a 不会影响试验条件下的农艺性能，但它确实缩短了发芽期间磷酸盐动员的滞后时间。较高的内源性 MGPA 可提高饲料用谷物质量，因为它可提高单胃动物的磷酸盐生物利用度。此外，由于 PAPhy_a 启动子的目标 CRE 基序与一系列种子表达基因（如关键的谷物和豆类储存基因）共享，因此当前结果展示了一种调节一系列种子基因的单个基因表达水平的概念。
whirly1在大麦中与干旱诱导的基因表达的ABA相关重编程的上游作用，并影响与压力相关的组蛋白修饰
摘要：whirly1是一种小型植物特异性的ssDNA结合蛋白，双重位于叶绿体和核中，讨论是作为一种逆行信号，可作为逆行信号传递从叶绿素传递到细胞核的应激信号，并在那里触发与压力相关的基因表达。在这项工作中，我们调查了使用两条过表达线（OEW1-2和OEW1-15）在大麦的干旱应力反应中的功能。Whirly1的过表达延迟了原发性叶片中与干旱应力相关的发作。干旱应激的两个脱甲酸（ABA）依赖性标记基因HVNCED1和HVS40，其在干旱治疗期间诱导的野生型中的表达并未在过表达线中诱导。此外，叶片中的ABA浓度与干旱相关的浓度增加在Whirly1过表达线中被抑制。分析Whirly1功能获得的影响对核基因表达与干旱相关的重编程的影响，进行了RNASEQ进行比较野生型和过表达线的影响。群集分析揭示了一组高度上调的基因，该基因响应野生型的干旱，而不是在Whirly1过表达线中。是许多胁迫和脱落酸（ABA）相关的基因。与野生型相比，在OEW1系中上调的另一个簇包含上调的基因。这些与原代新陈代谢，叶绿体功能和生长有关。我们的结果表明，Whirly1充当枢纽，平衡与压力相关和发育途径之间的权衡。测试Whirly1的功能获得的功能是否影响与压力相关基因表达的表观遗传控制，我们分析了启动子不同区域和HVNCED1和HVS40的转录起始位点的干旱相关组蛋白修饰。有趣的是，在Whirly1过表达线中，两个基因的构想标记水平（H3K4ME3和H3K9AC）显然降低了。我们的结果表明，被讨论以作为逆行信号的Whirly1会通过差异组蛋白的修饰在干旱过程中影响与ABA相关的核基因表达的重编程。