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基因组编辑用于作物改良
ALLEA-KVAB 研讨会跟进了科学界大部分人士对欧洲法院 (ECJ) 2018 年 7 月 25 日的裁决所表达的担忧和批评，该裁决认为，通过定向诱变技术（例如使用 CRISPR 进行基因组编辑）产生的生物体应被视为 2001/18 号转基因生物指令所定义的转基因生物 (GMO)。科学界还表示担心，通过应用转基因生物立法大幅限制利用基因组编辑的可能性将对农业、社会和经济产生相当大的负面影响。更具体地说，持续的限制可能会妨碍选择产量更高、种类更多、气候适应性更强、环境足迹更小的作物。
CRISPR/Cas 用于作物改良∗
CRISPR/Cas 技术与 TALEN、ZFN 和归巢内切酶等其他基因编辑系统一起，是所有类型生物（从微生物、植物到动物）基因组改造的首选，在工业、基础研究和医学等不同领域有着无数的应用。近年来，这种基因编辑技术已用于靶向拟南芥、水稻、玉米、大豆和烟草等多种作物的多个基因，以生产具有改良性状（如产量增加、生物和非生物胁迫耐受性、食品质量改善）的新品种。与生产优良植物（非转基因）的基因工程相比，该技术的优势在于可以避免与公众接受这些植物相关的严格监管测试和伦理问题。
表观基因组指导作物改良
表观基因组学涵盖了广泛的研究领域，包括研究染色质状态、染色质修饰及其对基因调控的影响；以及表观遗传现象。表观基因组是叠加在 DNA 序列上的多模式信息层，指导它们在基因表达中的使用。因此，它已成为提高作物性能的一个新兴焦点。广义上讲，这可以分为利用染色质信息更好地注释和解码植物基因组的途径，以及旨在识别和选择控制作物性状的可遗传表观等位基因的互补策略，这些基因型与潜在基因型无关。在这篇综述中，我们重点关注第一种方法，我们称之为“表观基因组引导”改良。这包括使用染色质谱来增强我们对复杂作物基因组的组成和结构的理解。我们讨论了将这些表观基因组信息整合到作物改良策略中的当前进展和未来前景；特别是 CRISPR/Cas9 基因编辑和精准基因组工程。我们还重点介绍了谷物和园艺作物面临的一些具体机遇和挑战。
基因组学在作物改善中的作用
b l meena 1 *，h s meena 1和s p das 2 1 Rapeseed-mustard Research的ICAR导序，拉贾斯坦邦巴拉特布尔，2 iCar-Research for Neh Region Tripura Center，Lembucherra
作物生物技术和食品的未来
农业生产食物始于大约 10,000 年前，其历史充满了技术和生物方面的长足进步。在 20 世纪 60 年代相对较新的绿色革命期间，国际社会对小麦、水稻和玉米等谷物的农业改良进行了研究投入，培育出了新的高产品种，这些品种得到了广泛种植，为世界许多地区带来了更大的粮食安全 1 。随后，分子遗传工具的兴起开启了基因组育种时代，其中分子育种和基因工程变得越来越突出 2 。到 2050 年，全球人口预计将达到 97 亿。如果不改变消费习惯和食物浪费，要满足这一更高的食物需求，估计食物产量需要增加 25% 至 100% 3、4。与此同时，世界许多地区的农作物产量停滞不前 5 ，气候变化威胁着全球农业系统 6、7 ，主要农作物的产量和营养成分预计将下降 8-10 。此外，农作物病原体和害虫的范围正在向全球两极转移 11 。这些对持续粮食安全的挑战需要多种解决方案，包括社会、技术和经济变革。解决方案的一部分是对栽培作物进行内在改良 2 。随着技术的进步和成本的降低，越来越多的基因组和表型信息可供利用。与传统育种相比，新的植物育种技术减少了改良农艺性状所需的时间。这些技术有可能带来改进，例如提高对非生物和生物胁迫的耐受性以最大限度地减少产量损失，以及改善食品营养和质量。未充分利用和具有区域重要性的作物通常适合在边际土地上生长，可以进一步改良和更广泛地种植，以实现全球饮食多样化。我们讨论了如何应用新的生物分子和机械工具来更好地了解农作物性能背后的遗传学和生理学，并讨论了如何将这些新工具应用于食品生产和质量的创新。
作物改良前沿技术
气候变化和人口增长速度惊人，对全球粮食和营养安全构成了最大挑战。到 2050 年，全球人口预计将增长 55% 至 70%，因此面临饥饿风险的人口比例可能会增加到 8% 左右（van Dijk 等人，2021a）。随着资源减少和可耕地有限，实现可持续生产以满足食物和营养需求是一项艰巨的任务。植物育种学家和遗传学家不断面临着开发耐气候、高产的优良作物品种的压力，以满足食物和营养需求。遗传多样性低、育种周期长以及获取优质种子的渠道有限，已成为实现更大遗传进步的严重障碍（Varshney 等人，2020）。虽然传统育种计划有助于开发优良品种，但为了实现“零饥饿”，联合国组织通过的可持续发展目标 2 提倡将现代育种方法融入农业（Varshney 等人，2018 年）。
通过MGAT5介导的N-糖基化对神经干细胞分化和脑发育的调节
生物文化多样性是居住在地球上的所有生物体中不断发展且不可替代的总和。它在有益人类的可持续生产力和生态系统服务中起着重要作用，与人类的文化多样性紧密相关。尽管它具有重要意义，但生物多样性受到对地球资源的人类剥削而严重威胁到的。生物多样性的好处之一是其在作物改善方面的利用，包括农作物改善（农艺耕种）和遗传改善（植物育种）。作物的改善倾向于降低农业生物多样性，但对这种情况的认识可以扭转这种负面趋势。种植的改善可以努力使用更多多样化的品种，并在农场和景观中使用更广泛的农作物补充。它也可以专注于未充分利用的农作物，包括豆类。遗传改善可以获取更广泛的生物多样性来源，在基因组学等现代繁殖工具（例如基因组学）的帮助下，可以促进引入其他特征，从而提高产量，减轻环境压力，并至少部分地恢复失去的作物生物多样性。当前涵盖生物多样性的法律框架包括国家知识产权和国际条约工具，这些文章倾向于限制对生物多样性的访问和创新。全球访问和受益共享的系统，包括数字序列信息，将使人类有益，但仍然是一个难以捉摸的目标。Kunming-Montréal全球生物多样性框架分别提出了一套雄心勃勃的目标和目标，将在2030年和2050年之前实现，以保护和恢复包括农生类多样性在内的生物文化多样性。
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人工智能和数据驱动的作物轮作规划
轮作规划是决定农业地区植物种类和时间演替的过程，以提高土壤质量、作物产量和抗虫/抗杂草能力。轮作规划可用的数据来源和模式非常多样化，该领域缺乏纯数据驱动的方法。在本文中，我们使用基于文献和 NDVI 测量的后继作物适用性矩阵和作物特定属性（如贡献边际和氮需求）作为输入，训练基于 DQN 的强化学习代理来生成轮作序列。从业者和轮作专家验证了生成的轮作序列，并得出结论，大多数序列都是现实的，符合现有的轮作规则集，并且可以应用于实践。
高粱育种最新进展
1 锡瓦斯科技大学农业科学与技术学院，锡瓦斯，土耳其，2 丘库罗瓦大学农业学院大田作物系，阿达纳，土耳其，3 东地中海农业研究所，阿达纳，土耳其，4 国际半干旱热带作物研究所，海得拉巴，特伦甘纳邦，印度，5 西开普大学生物技术系植物抗逆实验室，贝尔维尔，南非，6 西开普大学 DSI-NRF 食品安全卓越中心，贝尔维尔，南非，7 济州国立大学植物资源与环境系，济州，韩国，8 托木斯克国立大学高级工程学院（农业生物技术），托木斯克，俄罗斯，9 克尔克孜尔·埃夫兰大学 Ziraat Fakultesi Tarla Bitkileri Bolumu，克尔克孜尔·埃夫兰大学 Ziraat Fakultesi Tarla Bitkileri Bolumu，土耳其，10 韩国济州国立大学亚热带园艺研究所