农业创新对于扩大农作物的遗传多样性至关重要,专注于提高产量,对生物和非生物应力因素的耐受性营养价值以及对新环境的适应性,尤其是在响应气候变化方面。利用各种遗传资源,包括在包括局部陆地等基因库中维持的农场多样性和种质,以及次级基因库,也必须变得势在必行。传统品种,陆地和其他未充分利用的种系很少被育种者使用,主要是由于不必要的联系。基因组学工具可以有效地处理这一问题。例如,大米中的“ SD1基因与干旱耐受性QTL之间的遗传联系”是一个显着的繁殖挑战,最近通过标记辅助育种克服了。另一个例子是“ Cimmyt-发现的种子(种子)”计划,该计划使用基因组学工具来大量使用小麦种质库。先进的基因组学工具和技术通过知识丰富为制定育种计划的知识发展提供了有希望的途径。通过识别和融合新等位基因来整合未充分利用的遗传多样性和解锁遗传多样性,可以扩大培养品种的遗传基础。这种方法称为“基因组学辅助杂种”,包括多样性分析,功能基因组学和结构基因组学,以及用于作物改善所需的先进统计工具。拥抱“基因组辅助 - 预育”对于满足全球粮食,燃料和鱼的需求而言至关重要。
基因组结构变体,包括缺失,重复,反演和遗传序列的易位,是遗传多样性的丰富资源。特别是,大西洋鲑鱼基因组显示出基因组结构变异的极端水平,这可能是由于它们最近的全基因组重复的独特历史所致。大西洋鲑鱼基因组中的结构变异是进化基因组学和水产养殖基因组学中最有希望的边界之一。然而,由于其复杂的性质,以及结构变体如何以功能优势驱动适应性进化,这尚待澄清。
森林生态系统是世界上最大的碳汇之一,在陆地生物多样性和碳封存中发挥着关键作用。树木是重要的可持续资源,是农艺和经济特性的丰富来源,可提供木材、纸浆和纸张、纤维相关产品、能源和化学产品。在过去的几十年里,常规杂交育种有助于产生具有改良农艺和经济特性的植物品种。然而,林业中的常规杂交育种耗时长,已达到瓶颈。因此,需要注意改善树种的生长和农艺及经济重要性状。由于高质量基因组组装和注释工具、基因识别技术和高效基因编辑的发展,生物技术最近在作物育种方面取得了巨大进展。但与作物相比,还需要开展大量工作来组装和注释高质量基因组,鉴定调控农艺和经济重要性状的关键基因,并在表现出高杂合性的树种中进行高效的基因编辑。本前沿研究主题旨在介绍林木基因组学领域的最新基础发现,包括针对与关键农艺和经济重要性状相关的基因和途径的遗传学研究、次生生长调控的分子机制以及生物技术在木本植物遗传改良中的潜在应用。本卷分为以下部分:(1)基因组组装和注释;(2)调节树木生长、维管发育和应激反应的关键基因的功能鉴定;(3)木本植物的遗传转化和基因编辑。
Asteraceae是最大的被子植物家族,因其出色的药用,园艺和观赏价值引起了广泛的关注。然而,关于星形科植物的研究由于复杂的遗传背景而面临挑战。随着测序技术的持续发展,从星状科物种中积累了大量的基因组和遗传资源。这促使对这个多样化的植物群中对全面的基因组分析的需求。为了满足这种需求,我们开发了Asteraceae基因组学数据库(AGD; http://cbcb.cdutcm.edu.cn/agd/)。AGD充当集中和系统的资源,赋予了各种领域的研究人员,例如基因注释,基因家族分析,进化生物学和遗传育种。AGD不仅包含高质量的基因组序列和细胞器基因组数据,而且还提供了广泛的分析工具,包括BLAST,JBROWSE,SSR FINDER,HMMSEARZER,HMMSEARCH,HEMMAP,HEATMAP,PRIMER3,PLANTIMSISMASH和CRISPRCASFINDER。这些工具使用户能够方便地查询,分析和比较各种星际科中的基因组信息。AGD的建立在推进Asteraceae基因组学,促进遗传育种并通过为研究人员提供全面且用户友好的基因组资源平台来维护生物多样性方面具有巨大的意义。
0009-0000-3805-9735 https://orcid.org/0009-0000-3805-9735,vipet103@uni-duesseldorf.de https://orcid.org/orcid.org/0009-0009-0009-0009-0009-8999999999999999999999-DEARELD https://orcid.org/0009-0006-6743-0904,tobias.finkenrath@hhu.de.de https://orcid.org/0009-0009-50007-5319-563X https://orcid.org/0000-0002-3523-2907,matias.zurbriggen@uni-duesseldorf.de https://orcid.org/000000-0000-0000-0000-7975-5013,urquizag@hhu.de artifortions:1)德国杜塞尔多夫2)德国植物科学卓越群体 *相应的作者关键词:植物合成基因组学,生物设计自动化,植物学,植物托布里克,金门,随机DNA。
casuarina equisetifolia(C。equisetifolia)是一种经济上重要的森林树种,通常在连续的单一养殖中作为沿海保护森林种植。持续种植逐渐影响了增长,并严重限制了C. eetetifolia行业的可持续发展。在这项研究中,我们分析了连续种植对埃母叶梭菌生长的影响,并从元基因组的角度探索了根际土壤微生态机制。结果表明,连续种植导致矮小,较短的根长度和降低的Equisetifolia幼苗根系。宏基因组学分析表明,有10种关键特征微生物,主要是actinoallomurus,actinomadura和分枝杆菌,负责连续种植的Equisetetifolia树木。定量分析表明,随着连续种植的增加,这三个属中的微生物数量显着减少。基因功能分析表明,连续种植导致环境信息处理 - 特征性微生物的信号转导能力减弱,并减少了雌雄同体的雌树叶面。降低了代谢,遗传信息加工恢复和修复的能力,导致微生物的传播减少并减少了雌树梭状芽孢杆菌的根际土壤中的微生物量。这些降低的能力进一步导致土壤微生物量减少,微生物碳和氮,微生物呼吸强度,土壤酶养分循环减少和其次,氨基酸代谢,碳水化合物代谢,聚糖生物合成和代谢,脂质代谢,辅助因子和维生素的代谢均大大降低,从而降低了土壤和代理碳和奈特罗的能力的降低。
单细胞技术的出现和快速发展使得以前所未有的分辨率和规模研究细胞异质性成为可能。细胞异质性是个体之间表型差异的基础,研究细胞异质性是我们对疾病分子机制理解的重要一步。单细胞技术提供了从不同角度表征细胞异质性的机会,但是如何将细胞性均质与疾病表型联系起来需要仔细的计算分析。在本文中,我们将回顾人类疾病研究中单细胞方法的当前应用,并描述我们迄今为止对人类遗传变异的研究所学到的知识。随着单细胞技术广泛适用于人类疾病研究,人口水平的研究已成为现实。我们将描述应如何追求和设计这些研究,特别是如何选择研究对象,如何确定每个受试者的细胞数量以及每个细胞所需的测序深度。我们还讨论了用于分析单细胞数据的计算策略,并描述了如何将单细胞数据与批量组织数据和从全基因组关联研究产生的数据集成在一起。最后,我们指出了开放的问题和未来的研究方向。
公共基因组资源的可用性可以为科学的管理决策提供证据,从而极大地帮助生物多样性评估、保护和恢复工作。本文,我们调查了生物多样性和保护基因组学的主要方法和应用,同时考虑了实际因素,例如成本、时间、必备技能和当前应用的缺点。大多数方法与目标物种或密切相关物种的参考基因组结合使用效果最佳。我们回顾了案例研究,以说明参考基因组如何促进整个生命之树的生物多样性研究和保护。我们得出的结论是,现在是时候将参考基因组视为基本资源并将其使用作为保护基因组学的最佳实践。