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植物无融合生殖的分子基础
植物的有性生殖是一个复杂且受到严格调控的过程，可产生新一代的散播体：有性种子。传统上，在创造新作物品种的过程中，有性生殖被用来分离或选择性地组装所需的基因和性状。然而，有性的利用也给植物育种带来了限制，包括种子成本高昂且方法耗时。在植物育种过程中，可以通过依次利用有性和无融合生殖来缓解大多数这些限制。无融合生殖是一种协同机制的结果，该机制利用性机制并以协调胚珠发育步骤的方式发挥作用，从而产生无性（克隆）种子。有性发育的改变涉及减数分裂、配子发生以及胚胎和胚乳形成中广泛表征的功能和解剖变化。无融合生殖植物的胚珠跳过减数分裂，形成未减数的雌配子体，其卵细胞发育成孤雌生殖胚胎，中央细胞可能与精子融合，也可能不融合，形成种子胚乳。因此，功能性无融合生殖至少涉及三个组成部分，即无融合生殖 + 孤雌生殖 + 胚乳发育，这些组成部分是从有性生殖改良而来的，必须在分子水平上进行协调，才能完成发育步骤并形成克隆种子。尽管最近在发现与无融合生殖样表型和克隆种子形成相关的特定基因方面取得了进展，但无融合生殖的分子基础和调控网络仍然未知。这是目前无融合生殖育种局限性的核心问题。本期特刊汇集了 12 篇围绕无融合生殖分子基础的不同主题的出版物，展示了最近在理解该性状的遗传调控方面取得的发现和进展，并讨论了无融合生殖的可能起源及其在植物中商业化应用的其他挑战。由于无融合生殖是一种基于有性生殖功能获得或丧失突变的现象的理论仍未得到解决，Barcaccia 等人 [ 1 ] 重新评估了被子植物无融合生殖的进化起源及其替代发育途径，并提出了系统发育和遗传证据，支持无融合生殖是从有性生殖进化而来的，是由于有性发育中关键参与者的分子破坏而导致的。此外，Schmidt [ 2 ] 概述了高等植物无融合生殖的分子方面，并清楚地解释了无融合生殖发育所涉及的调控复杂性，强调了 DNA 和 RNA 结合蛋白以及非编码 RNA 在通过表观遗传调控机制激活和抑制发育程序中的积极作用。同样，Ortiz 等人 [ 3 ] 在以 Paspalum spp. 为例的研究中总结了有关无融合生殖的大量信息。并详细介绍了该属无融合生殖发育的关键方面和所使用的各种遗传分析，包括基因组位点的分子表征、三个生殖候选基因（ ORC3 、 QGJ 和 TGS1 ）的功能表征以及进一步基于基因组的研究路线图。从不同的植物物种中获得了有关无融合生殖的进一步分子细节。Mateo de Arias 等人 [ 4 ] 使用遗传和细胞胚胎学分析结合应激处理对五个物种进行了研究，以提供大量证据支持多态性
植物无融合生殖工程的选择
在植物中，胚胎发生和繁殖并不严格依赖于受精。一些物种可以在种子中无性地产生胚胎，这一过程称为无融合生殖。无融合生殖被定义为通过种子进行的克隆无性繁殖，其后代与母体基因型相同，并为开发优良品种提供了宝贵的机会，因为它在农作物中的诱导可以促进优良杂交基因型的开发和维持。在这篇综述中，我们总结了目前对无融合生殖的理解，并重点介绍了将无融合生殖方法成功引入有性作物的情况。此外，我们讨论了几个基因的过表达可以诱导体细胞胚胎发生，作为诱导孤雌生殖的候选基因，孤雌生殖是配子体无融合生殖的一种独特生殖方式。我们还总结了三种实现工程无融合生殖的方案，这将为实现无融合生殖提供更多机会。
修补生殖基因和无融合生殖
摘要：马铃薯是世界上最重要的非谷类作物，然而，马铃薯的遗传增益传统上一直受到作物生物学的延迟，主要是自交四倍体品种的遗传杂合性和生殖系统的复杂性。新型定点基因改造技术为设计气候智能型品种提供了机会，但它们也为马铃薯育种带来了新的可能性（和挑战）。由于马铃薯品种表现出显著的生殖多样性，并且它们的胚珠倾向于发展出类似无融合生殖的表型，因此对马铃薯生殖基因进行修改正在开辟马铃薯育种的新领域。开发二倍体品种而不是四倍体品种已被提议作为填补遗传增益空白的替代方法，这是通过使用基因编辑的自交亲和基因型和自交系来利用杂交种子技术来实现的。类似地，调节二倍体或四倍体马铃薯中未减数配子的形成和合成无融合生殖可能有助于加强向二倍体杂交作物的过渡或增强基因渗入方案并固定四倍体品种中高度杂合的基因型。无论如何，诱导无融合生殖样表型将缩短开发新品种的时间和成本，因为这样可以通过真种子进行多代繁殖。在这篇评论中，我们总结了目前关于马铃薯生殖表型和潜在基因的知识，讨论了利用马铃薯的自然变异性调节种子形成过程中的生殖步骤的优缺点，并考虑了合成无融合生殖的策略。然而，在我们能够完全调节生殖表型之前，我们需要了解这种多样性的遗传基础。最后，我们设想基因库在这一努力中发挥积极、核心的作用，通过对正确基因型的基因库种质和新引进品种进行表型分析，为科学家和育种者提供可靠的数据和资源，以开发创新，利用市场机会。
生物技术与植物的政治；纪律时间
生物技术和植物的政治探讨了“ apomixis”的神秘现象，某些植物“自我克隆”的能力及其作为农业和增强粮食安全的革命工具的潜力，这可能很快成为现实。通过历史人类学和民族志研究，马特·霍奇斯（Matt Hodges）追溯了Cimmyt Apomixis项目的发展，Cimmyt Apomixis Project是一项著名的边境研究计划，及其作为领先的公共私人合作伙伴关系（PPP）的重塑。他分析了从公共部门，以遗传学为基础的混合植物育种方法到现代农业生物技术和基因组学时代的快速发展的历史过渡，而PPP是领先的形式。在这样做时，他探讨了研究的社会环境如何塑造知识的产生，以及仍然是“未知”的事物，并结合了“ Apomixis技术”的发展。本书介绍了一种创造性的方法，该方法由时间，科学和技术研究的人类学以及与吉尔斯·德勒兹（Gilles Deleuze），保罗·拉比诺（Paul Rabinow），汉娜·阿伦特（Hannah Arendt），安德鲁·皮克林（Andrew Pickering）和爱德华多·维维罗斯·德·卡斯特罗（Eduardo Viveiros de Castro）的作品进行对话。hodges概述了整合历史概念和变成的新颖方式，并考虑了Apomixis如何为诸如众所周知的“根茎”等理论概念提供思想的替代形象。生物技术和植物的政治为基因组学和生物技术的日益增长的社会科学文献做出了宝贵的贡献，以及关于时间和历史的最新人类学辩论。
无融合生殖禾本科植物的遗传转化
现有的植物转化方法和超越其极限的扩展对于作物改良仍然至关重要。对于禾本科植物来说，这甚至更加关键，主要是因为体外再生存在缺陷。尽管禾本科植物中存在许多通过农杆菌或基因枪法实现遗传转化的方案，但它们的效率取决于基因型，而且由于这些物种难以进行体外再生，因此效率仍然很低。世界各地的大学和企业中可能有许多用于谷物和其他重要作物的植物转化设施，但对于无融合生殖物种来说情况并非如此，其中许多是 C4 禾本科植物。此外，无融合生殖（通过种子进行无性繁殖）是育种的另一个限制因素。然而，无融合生殖克隆的转化是一种有吸引力的策略，因为转基因会立即固定在高度适应的遗传背景中，能够进行大规模克隆繁殖。除了巴西种植面积约为 1 亿公顷的 Brachiaria brizantha 等一些物种外，无融合生殖在经济作物中几乎不存在。然而，由于有时在野生近缘种中存在这种特性，因此主要目标是将这种特性转移到作物中以固定杂种优势。到目前为止，这是一项艰巨的任务，主要是因为无融合生殖的许多方面尚不清楚。在过去的几年中，已经确定了许多候选基因，并尝试在拟南芥和水稻中对它们进行功能鉴定。然而，真正的无融合生殖物种的功能分析远远落后，主要是由于其基因组的复杂性、性状本身的复杂性以及缺乏有效的遗传转化方案。在本研究中，我们回顾了以无融合生殖禾本科植物为重点的体外培养和遗传转化方法的现状，以及在其他相关物种中应用新工具的前景，目的有两个：为发现无融合生殖所涉及的分子途径铺平道路，并开发新的育种能力，因为这些禾本科植物中的许多都是重要的饲料或生物燃料资源。
植物传播
PLANT PROPAGATION Robert L. Geneve Department of Horticulture, University of Kentucky, Lexington, KY, USA Keywords : apomixis, automation, budding, cryopreservation, cuttings, graft incompatibility, grafting, micropropagation, micrografting, seeds, seed coating, seed priming, seed purity, seed vigor, somatic embryogenesis, tissue culture.目录1。性传播1.1。种子测试1.2。治疗以增强种子发芽1.3。种子存储和种质保存2。无性传播2.1。apomixis 2.2。切割繁殖2.3。嫁接繁殖2.4。在组织培养中的微繁殖3。体细胞生成和合成种子4。在传播词汇表书目中的自动化和机器人技术摘要摘要食物和纤维供人类食用的优势来自植物。驯化作物植物的能力是人类进化的关键点。它允许从主要的游牧生活方式过渡到一个更具集中式的城镇和村庄社区之一。反过来，这允许在社区中进行分层的专业活动，与获取食物无直接关系。几个农业学科已经从需要驯化作物的需求中发展出来。这些包括用于选择农作物的学科（植物育种），选定的作物的繁殖（植物传播），这些作物的种植（农艺，园艺，园艺，林业，昆虫学，植物病理等）。），以及加工和保存收获的作物（食物技术）。本章将简要概述植物传播。不可能对植物传播所使用的所有技术提供详细的描述（表1），但我将尝试突出一些目前具有其未来作物产量潜力的新兴技术。本章将分为性（种子）和无性（营养）传播的方法。传播方法描述商业用途
细胞生物学，遗传学和进化学分：4（3+1）
1.1。生物分子，碳水化合物，脂质，蛋白质，核酸的结构和简要描述。1.2。细胞：质膜和细胞质的物理化学性质。1.3。Ultrastructure of plant cell with a brief description and functions of the following organelles: Endoplasmic reticulum, Plastids, Mitochondria, Ribosomes, Dictyosomes, Vacuole, Microbodies (Glyoxysomes and Peroxisomes) 1.4 Nucleus: Nuclear membrane, nucleolus, ultrastructure and morphology of chromosomes, karyotype analysis; 1.5。在体细胞和胚胎细胞中繁殖；有丝分裂和减数分裂；细胞周期； 1.6。染色体畸变；染色体数量，非整倍性和多倍体的变化；染色体，缺失，重复，反转和易位的结构变化，特殊类型的染色体，染色体系统（染色体生成和apomixis）。2。遗传学和进化：
Manoj Kumar Srivastava 博士
(i) Singh S、Singh T、Singh KK、Srivastava MK、Das MM、Mahanta SK、Kumar N、Katiyar R、Ghosh PK 和 Misra AK (2023) 对全球 Cenchrus 种质资源的关键营养和青贮饲料质量性状进行评估。正面。营养。九1094763。 doi: 10.3389/fnut.2022.1094763。 （ii）Sanjay Gupta、Giriraj Kumawat、Nisha Agrawal、Rachana Tripathi、Vangala Rajesh、Vennampally Nataraj、Shivakumar Maranna、Gyanesh K. Satpute、Subhash Chandra、Milind B. Ratnaparkhe、Manoj K. Srivastava、Nita Khandekar、Meeta Jain（2022 年）。光周期特性：深入了解大豆（Glycine max）适应不同纬度生长和成熟度的分子机制。植物育种。 2022；1-18。 （三）AK Roy、M. Chakraborti、A. Radhakrishna、KK Dwivedi、MK Srivastava、S. Saxena、S. Paul、Aarti Khare、DR Malaviya、P. Kaushal。 (2022 年)。利用无融合生殖介导的基因组添加 (AMGA) 策略在狼尾草中进行外来基因组动员和固定，以改善狼尾草的驯化性状。理论与应用遗传学https://doi.org/10.1007/s00122-022-04138-4。 （iv）John G. Carman、Mayelyn Mateo de Arias、Lei Gao、Xinghua Zhao、Becky M. Kowallis、David A. Sherwood、Manoj K. Srivastava、Krishna K. Dwivedi、Bo J. Price、Landon Watts、Michael D. Windham。 （2019）二倍体布氏菌（十字花科）的无孢子发生和双孢子发生可能通过重组驱动的无融合生殖到性逆转促进物种形成。植物科学前沿 10: 724（doi: 10.3389/fpls.2019.00724）（v）Pankaj Kaushal、Krishna K. Dwivedi、Auji Radhakrishna、Manoj K. Srivastava、Vinay Kumar、Ajoy Kumar Roy 和 Devendra R. Malaviya。 (2019 年)。划分无融合生殖成分以理解和利用配子体无融合生殖。植物科学前沿 10: 256（doi: 10.3389/fpls.2019.00256）（vi）Joakim Bygdell、Vaibhav Srivastava、Ogonna Obudulu、Manoj K. Srivastava、Robert Nilsson、Björn Sundberg、Johan Trygg、Ewa Mellerowicz 和 Gunnar Wingsle。 (2017)。在高组织分辨率下监测杨树张力木材形成过程中的蛋白质表达。 J.实验植物学 68 (13): 3405-3417。 （NAAS评级11.53）。