土壤碳动态以及管理影响其隔离和存储的潜力正在接受全球识别。澳大利亚联邦政府的排放交易计划包括合格的活动清单,土地所有者可以通过随着时间的推移记录土壤碳股票来赚取澳大利亚碳信用额。进行了系统的文献综述,以建立证据的性质和地理传播,内容涉及放牧管理和豆科植物包含在田园系统(两项符合条件的管理活动)对土壤碳库存的影响。在澳大利亚(n = 14)中确定了少数合格的研究文章。发表的研究主要在新南威尔士州和昆士兰州(从2010年到2020年),涉及所有气候区的各种土壤类型。在大多数研究中,由于实验设计和一次性采样,确定合格活动对土壤碳库存的影响的能力有限。确实表明土壤有机碳(SOC)积累的豆类研究(n = 3)在施加的治疗前后对SOC库存进行了采样,占土壤质量的占等效的土壤质量,并且都在研究台上进行。解释管理的影响受到了放牧管理历史的不足文献的阻碍,这些文献通常被土壤碳动力学的生物物理驱动因素混淆,并报告了SOC库存以固定的土壤深度(50%的研究)。在十多年前,与原始采样位置相近进行采样的那些站点的投资可以提供更深入的了解SOC积累水平。
植物基因组编辑是最近发现的一种定向诱变方法,已成为作物改良和基因功能研究的有前途的工具。过去十年中,许多基因组编辑植物已经出现,例如水稻、小麦和番茄。由于基因组编辑程序的初步步骤涉及基因转化,因此基因组编辑的适应性取决于基因工程的效率。因此,关于上述作物的报道很多,因为它们相对容易转化。豆科作物富含蛋白质,因此是大多数国家人类饮食中植物蛋白质的首选来源。然而,豆科植物的种植经常受到各种生物/非生物威胁,从而导致高产量损失。此外,某些豆科植物(如花生)含有过敏原,需要消除这些过敏原,因为它们剥夺了许多人从此类作物中获得好处的权利。某些豆科植物的进一步遗传变异有限。基因组编辑不仅可以提供对抗生物/非生物胁迫的解决方案,还可以产生理想的敲除和遗传变异。然而,除大豆、苜蓿和日本莲花外,关于其他豆科作物基因组编辑的报道较少。这是因为,除上述三种豆科作物外,大多数豆科植物的转化效率都很低。获得更多的基因组编辑事件是可取的,因为它提供了根据基因型/表型选择最佳候选者的选项,而没有脱靶突变的负担。消除基因工程的障碍将直接有助于提高基因组编辑率。因此,本综述旨在比较各种豆科植物的转化、编辑和再生效率,并讨论可用于提高豆科植物转化和基因组编辑率的各种解决方案。
未充分利用/孤儿豆科植物在干旱和极度饥饿时期为资源匮乏的农村人口提供粮食和营养安全,从而挽救了数百万人的生命。豆科植物是第三大开花植物科,约有 650 个属和 20,000 个物种,分布在全球。有各种富含蛋白质的可食用豆科植物,如大豆、豇豆等;然而,由于需求不断增加,它们的消费率远远高于生产率。全球日益增长的需求从动物性蛋白质饮食转向素食性蛋白质饮食也加速了对它们的需求。在这种情况下,未充分利用的豆科植物为粮食安全、营养需求和农业发展提供了巨大的潜力。据报道,许多已知的豆科植物,如 Mucuna spp.、Canavalia spp.、Sesbania spp.、Phaseolus spp. 等,都含有相当数量的蛋白质、必需氨基酸、多不饱和脂肪酸 (PUFA)、膳食纤维、必需矿物质和维生素以及其他生物活性化合物。考虑到这一点,当前的审查重点是发现未充分利用的豆科植物作为食物、饲料和药用化学品来源的潜力,以便为解决营养不良相关问题和维持全球豆类需求提供基线数据。关于未充分利用的豆科植物的信息很少,而且仅限于具有地方或传统意义的特定地理区域。大约有 700 个属和 20,000 个物种有待驯化、改良和主流化。需要在研究、育种和开发方面做出重大努力,将现有的经过精心挑选、有前途的作物地方品种转变为具有广泛适应性和经济价值的类型
在数量和质量方面,全球粮食安全仍然是人口增加的挑战。同时,人类饮食中的微量营养素缺乏会导致营养不良,几个与健康有关的问题统称为“隐藏的饥饿”,在全球发展中国家更为突出。生物强化是一种潜在的工具,可以强化具有微量营养素的谷物豆类,以减轻不断增加的人群的食物和营养安全。抗营养因素,例如植物,芦糖(RFO),草酸盐,单宁等。消费对人类健康有不利影响。减少抗营养因素或防止其积累,除了增加微量营养素的生物利用度外,还提供了增强饮食摄入量的机会。常规使用综合育种方法通过现代的“ OMIC”技术(例如基因组学,转录组学,电离学和代谢组学)来开发生物面积的谷物豆类,从而利用微量营养素的可用遗传变异性。Fe/Zn摄取,植酸酸盐和含林糖家族寡糖(RFOS)生物合成途径的分子机制已被阐明。转基因,microRNA和基因组编辑工具具有设计营养密度和抗营养不良的谷物豆类的巨大希望。在这篇综述中,我们介绍了使用遗传学,基因组学,microRNA-和基于基因组编辑的方法来调节基因/QTL的最新努力。我们还讨论了豆类富集的成功案例以及低抗营养素线发展的最新发展。我们希望这些新兴的工具和技术将加快开发微量营养量的豆科农作物品种,而这些品种没有抗营养因素,这些品种将有助于应对营养不良和隐藏的饥饿等挑战。