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World File Search System优良品种
揭示食用豆类的起源、历史、遗传学和加速驯化和多样化的策略
驯化是一个动态且持续的过程，通过选择理想的农作物特征来将野生物种转化为栽培物种，以满足人类的需求，例如口味、产量、储存和栽培方法。人类的植物驯化始于大约 12,000 年前的新月沃地，并传播到世界各地，包括中国、中美洲、安第斯山脉和近大洋洲、撒哈拉以南非洲和北美东部。印度河流域文明在豆科植物的驯化中发挥了重要作用。木豆、黑豆、绿豆、扁豆、蛾豆和马豆等作物起源于印度次大陆，新石器时代的考古记录表明这些作物最早是由该地区的早期文明驯化的。野生祖先驯化并进化为当今的优良品种，对全球粮食供应和农作物改良做出了重要贡献。此外，食用豆科植物通过保护人类健康和最大限度地减少气候变化影响，为粮食安全做出了贡献。在驯化过程中，豆科作物物种经历了严重的遗传多样性丧失，品种中仅保留了非常狭窄的变异范围。在种子传播和跨大陆移动过程中，遗传多样性进一步减少。一般来说，只有少数性状在整个物种的驯化过程中具有突出地位，例如抗碎裂性、种子休眠丧失、茎生长行为、开花-成熟期和产量性状。因此，识别和了解驯化反应位点通常有助于加速新物种的驯化。导致驯化结果发生重大改变的基因和代谢途径可能有助于新作物的快速驯化。此外，“组学”科学、基因编辑技术和功能分析的最新进展将加速新作物物种的驯化和作物改良，而不会损失太多遗传多样性。在这篇评论中，我们讨论了主要粮食作物的起源、多样性中心和种子移动
快速育种：加速植物育种
人口激增、生活方式不断改变以及气候变化加剧，使得人们必须改良现有的作物品种，以确保全球粮食和营养安全并实现其他市场驱动特性。尽管人们已经做了很多工作来培育高产、营养丰富的各种粮食和纤维作物，但培育优良品种的速度仍赶不上需求。传统方法中，种子到种子的周期为 10-12 年，这是现代植物育种事业发展的关键瓶颈之一。快速育种的概念在这里起到了救星的作用，它大大缩短了品种开发、发布和商业化所需的时间，缩短了近一半。这是一套技术，涉及操纵作物生长的环境条件，旨在加速开花和结籽，并尽快进入下一代育种。它包括操纵昼夜温度、可用光谱和强度、光周期持续时间、土壤湿度、植物生长调节剂的使用、调节空气中的二氧化碳和氧气水平以及高密度种植，以缩短花芽分化时间、加速胚胎发育和种子成熟。最近的研究表明，将新兴技术（例如使用 CRISPR/Cas9 进行基因编辑、高通量表型和基因分型、基因组选择和 MAS）与 SB 相结合可以提高遗传增益。发展中国家部署快速育种技术的关键挑战很少，包括基础设施成本高、所需的专业知识和技能以及持续的研发资金支持，以维持可持续运营。然而，现有的制约因素可以通过进一步优化关键粮食作物的 SB 协议及其在植物育种管道中的有效整合来解决。需要开展涉及多学科团队的国际合作研究，以鼓励将 SB 系统整合到基础和应用研究中。尽管如此，快速育种技术将成为本世纪的下一个突破，并成为现代育种技术的重要组成部分。
利用 CRISPR/nCas9 对花生进行碱基编辑
花生 ( Arachis hypogaea L.) 是豆科植物的异源四倍体，能够在热带和亚热带地区生长茂盛，被认为是一种很有前途的全球油籽作物。提高油酸含量已成为花生育种的主要目标之一，因为它具有降低血液胆固醇水平等健康益处、抗氧化特性以及延长保质期等工业效益。花生基因组测序已证明存在编码脂肪酸去饱和酶 2 ( FAD2 ) 的同源基因 AhFAD2A 和 AhFAD2B，它们负责催化单不饱和油酸转化为多不饱和亚油酸。研究表明，导致 FAD2 基因移码或终止密码子的突变会导致油中油酸含量升高。在本研究中，使用与不同脱氨酶融合的 Cas9 构建了两个表达载体 pDW3873 和 pDW3876，并测试了它们作为诱导花生 AhFAD2 基因启动子和编码序列点突变的工具。两种构建体都含有单核酸酶无效变体 nCas9 D10A，PmCDA1 胞嘧啶脱氨酶与该变体融合到 C 端（pDW3873），而 rAPOBEC1 脱氨酶和尿嘧啶糖基化酶抑制剂 (UGI) 分别融合到 N 端和 C 端（pDW3876）。将三个 gRNA 独立克隆到两个构建体中，并在 AhFAD2 基因的三个靶位点测试其功能和效率。两种构建体都显示出碱基编辑活性，其中在靶向编辑窗口中胞嘧啶被胸腺嘧啶或其他碱基取代。 pDW3873 的效率高于 pDW3876，表明前者是花生中更好的碱基编辑器。这是一个重要的进步，因为将现有突变基因渗入优良品种可能需要长达 15 年的时间，这使得该工具对花生育种者、农民、行业以及最终对消费者都大有裨益。
奥尔堡大学高效基因编辑策略......
马铃薯 ( Solanum tuberosum ) 是一种高度多样化的四倍体作物。优良品种杂合性极强，品种内和品种间短片段多态性 (indel) 和单核苷酸多态性 (SNP) 的发生率很高，在 CRISPR/Cas 基因编辑策略和设计中必须考虑这些因素才能获得成功的基因编辑。在本研究中，对马铃薯品种 Saturna 和 Wotan 中葡聚糖水双激酶 (GWD)1 和抗霜霉病 6 (DMR6-1) 基因分别进行深入测序，结果显示与杂合二倍体 RH 基因组序列相比，四倍体与二倍体相比，存在 indel 和 1.3 – 2.8 的高 SNP 发生率。这使向导 RNA (gRNA) 和诊断性 PCR 设计变得复杂。细胞库（原生质体）水平的高编辑效率对于实现四倍体中的完全等位基因敲除以及减少下游繁琐而精细的植株再生至关重要。在这里，CRISPR/Cas 核糖核蛋白颗粒 (RNP) 通过聚乙二醇 (PEG) 介导的转化瞬时递送到原生质体中。对于 GWD1 和 DMR6-1 中的每一个，设计了 6 – 10 个 gRNA 来靶向包含两个基因的 5 ' 和 3 ' 端的区域。与包括多种生物体的其他研究类似，单个 RNP/gRNA 的编辑效率差异很大，并且一些产生了特定的插入/缺失模式。尽管与靶向 3′ 端相比，靶向 GWD1 5′ 端的 RNP 产生的编辑效率明显更高，但 DMR6-1 5′ 端和 3′ 端的编辑效率似乎有些相似。当仅靶向 GWD1 基因的 3′ 端时，同时用两个 RNP 靶向 5′ 端或 3′ 端（多路复用）对总体编辑产生了明显的正协同效应。与单个 RNP/gRNA 转化中获得的编辑效率相比，位于不同染色体上的两个基因的多路复用对单个 RNP/gRNA 编辑效率没有影响或略有负面影响。这些初步发现可能会引发更大规模的研究，以促进和优化植物的精准育种。
非洲 EGS 生产的种子商业模式
案例研究 4：非洲 EGS 生产的种子商业模式组成部分：早期种子 (ESG) 执行摘要：早期种子 (EGS) 包括育种者种子、前基础种子和基础种子，是育种活动与最终生产和向农民分发品种之间的关键纽带。EGS 生产是种子生产中的一个独特步骤，需要专业知识、技能和设施。据估计，80% 的中小型种子公司（这些公司可以覆盖撒哈拉以南非洲 60% 以上的小农户）由于技术、基础设施和资金方面的挑战难以稳定供应优质的基础种子。在非洲，EGS 生产由政府主导，这一事实限制了中小企业获得 EGS 的机会。可能的商业模式包括：1) 政府支持公共育种者为私营部门生产 EGS，2) 传统种子公司生产自己的 EGS，3) 公私合作与伙伴关系，以及 4) 基础种子公司。 QualiBasic Seeds (2017) 和 ECOBasic Seed (2021) 公司是第一家非洲区域性 EGS 公司，旨在成为 EGS 生产实体，分别向东部和南部非洲和西部非洲的中小型企业 (SME) 种子公司有效、高效地供应高品质的基础种子。他们仍在积累经验，因为他们刚开始研究杂交玉米，但计划纳入其他作物。需要公共和私营部门之间的合作，以实现可持续的 EGS 生产和供应。建议建立伙伴关系，因为公共部门和私营部门都无法独自做到这一点。背景：早期种子 (EGS) 定义早期种子 (EGS) 包括育种种子、前基础种子和基础种子。EGS 生产包括优良品种的维持性育种和定期繁殖以及为大规模认证种子生产商供应高品质育种者、前基础和/或基础种子 (van Gastel 等人，2002)。 EGS 是育种活动与最终生产和向农民分发品种之间的关键连接，是种子价值链和作物价值链的一部分（图 1）。EGS 繁殖的主要目的是确保维持新发布品种的遗传纯度和潜力，并为整个种子计划定期生产和供应高质量的预基础种子和基础种子（Atilaw 等人，2017 年）。EGS 生产是种子生产中的一个独特步骤，需要专业知识、技能和设施（Atlaw 等人，2017 年）。
基因组选择在提高奶牛生产力方面的机会：综述 Birara Tade* Aberra Melesse
埃塞俄比亚阿瓦萨大学农学院动物与牧场科学学院，邮政信箱 5，阿瓦萨，电子邮件：birara1982@gmail.com http://orcid.org/0000-0003-4045-8983 摘要 本综述旨在总结和综合在提高奶牛生产力方面基因组选择方面的零散信息。基因组选择一直是提高遗传改良率和缩短世代间隔的有效工具。此外，它还可用于在早期根据基因组育种值选择优良品种，精度高，从而提高奶牛种群的生产力。基因组选择特别用于改良那些遗传力较低的性状，如饲料效率、生殖性状，尤其是生育力（包括适应性状）。发达国家实施基因组选择的主要使用的是纯种和杂交牛。大多数研究发现，对作为奶牛高产奶量的大型参考种群的纯种进行基因组评估可以带来更多益处。由于大多数研究工作都是使用 Bos taurus 牛进行的，因此需要重点研究基因组选择在 Bos indicus 牛上的应用，以评估其对热带牛品种生产力的影响。 关键词：奶牛、基因组选择、生产力、基因改良 DOI：10.7176/ALST/98-02 出版日期：2023 年 6 月 30 日 介绍 基因组学是对具有大量核苷酸序列的物种基因组结构和功能的科学研究。这是牲畜遗传改良的一种新方法（Yadav 等人，2018 年）。基因组选择（GS）首次由 Meuwissen 等人（2001）描述，是指通过基于基因组估计育种值（GEBV）的选择对动物进行遗传改良。 GEBV 是整个基因组中密集遗传标记的影响与可能捕获导致性状变异的所有数量性状基因座 (QTL) 的总和 (Borakhatariya 等人，2017)。基于 GEBV 进行生产和生殖性状的详尽后代测试对于提高奶牛生产力非常重要。基因组选择对没有记录或后代的动物育种值的可靠性有显著影响 (Berry 等人，2014)。支持基因组预测准确性的遗传改良的增加有助于了解奶牛后代的遗传效应 (Gutierrez-Reinoso 等人，2021)。所选候选者的总遗传价值是根据单核苷酸多态性 (SNP) 效应的估计值预测的，该估计值是使用已进行基因分型的参考个体估计的 (Wallén 等人，2017)。
CRISPR/Cas9 Teknolojisinin Sebze Islahında Kullanımı
CRISPR/Cas9 技术在蔬菜育种中的应用 Şeyma SÜTÇܹ*、Gölge SARIKAMI޲ ¹M.A.工程，安卡拉大学，农学院，园艺系，安卡拉； ORCID： 0000-0002-0205-6062 ²Prof.博士，安卡拉大学，农学院，园艺系，安卡拉； ORCID：0000-0003-0645-9464 摘要 开发能够耐受恶劣环境和土壤条件、提高植物产量和品质、增强植物抗病虫害能力的新品种是育种的优先目标之一。特别是近年来，培育对造成产量和品质损失的生物和非生物胁迫因素适应性强的品种对植物育种具有重要意义。经典育种方法在新品种的开发中被广泛应用。但由于过程漫长，需要大量劳动力，目前育种计划中都纳入了技术方法，以确保育种过程更快、更有效地进行。随着分子生物学领域新一代技术的引入，育种工作进一步加速。近年来，随着新一代CRISPR/Cas9基因组编辑应用，可以对基因组中的目标区域进行编辑，赋予植物用于育种的特征。在此背景下，开展了各种主题的研究，包括提高对病虫害的抵抗力、提高产品质量以及培育耐干旱和盐分胁迫的植物。在本研究中，根据当前的研究成果评估了 CRISPR/Cas9 技术在某些蔬菜品种育种中的应用。关键词：育种，CRISPR/Cas9，基因组编辑 CRISPR/Cas9 技术在蔬菜育种中的应用 摘要 开发高产、优质、抗病虫害、耐受恶劣环境和土壤条件的新品种是育种的主要目标之一。近年来，培育能够耐受造成产量和品质损失的生物和非生物胁迫因素的优良品种对植物育种具有重要意义。经典育种方法在新品种的开发中被广泛应用。但由于过程漫长、劳动强度大，目前育种计划中都纳入了生物技术方法，以确保育种过程更快、更有效地进行。随着分子生物学领域新技术的引入，育种研究的速度加快了。关键词：育种，CRISPR/Cas9，基因组编辑近年来，CRISPR/Cas9 新一代基因组编辑技术已用于编辑目标基因组区域，以开发具有所需性状的植物。在此背景下，开展了各种育种目标的研究，例如提高对疾病和害虫的抵抗力、提高产品质量以及开发耐旱和耐盐胁迫的植物。在本研究中，根据目前的研究结果，评估了 CRISPR/Cas9 技术在某些蔬菜品种的育种中的应用。