在绿色革命期间,使用Gibberellin相关的矮小基因显着提高了谷物产量。黄铜固醇(BRS)在调节农艺性状和压力抗性中起着至关重要的作用。已经很好地证明了与BR相关基因在作物改善中的潜力,将BRS定位为下一次农业生物技术革命的关键目标。但是,BRS对植物产生了多效性影响,因此为其应用带来了机会和挑战。最近的研究提出了利用BR调节分子进行作物改进的有希望的策略,例如探索功能特定的基因,鉴定有益的等位基因,诱导有利的突变以及优化的空间激素分布。必须有效地实施这些策略,以促进我们对植物中BR的作用的理解。
在分析的九个病例中,人们发现对食物,药品,燃料,建筑材料和额外收入的需求是农生多样性的强大决定因素。关于如何可持续满足这些需求的传统知识也具有重大影响。例如,在印度尼西亚西爪哇省上爪哇河盆地的家庭花园中,观赏性,蔬菜和水果物种主导着这些物种的生态和农艺要求的广泛传统知识,决定了它们的适当布置。菲律宾Cordillera地区的Muyong-Payoh农林业系统的高度多样化的农业生物多样性在很大程度上是由Ifugao土著人的传统法律和实践所塑造的。同样,在印度尼西亚南卡利曼丹市沼泽地中种植特定的柑橘类物种和品种的精心制造系统,所有这些都源于几代人产生的传统知识。
如果要在气候变化的背景下满足世界对粮食和饲料生产的需求,就必须继续了解和利用作物变异的遗传和表观遗传来源。传统上,人们认为植物育种的进步是由于选择了赋予理想表型的自发 DNA 序列突变。这些自发突变可以扩大表型多样性,育种者可以从中选择农学上有用的性状。然而,很明显,即使基因组序列没有改变,也可以产生表型多样性。表观遗传基因调控是一种在不改变 DNA 序列的情况下调控基因组表达的机制。随着高通量 DNA 测序仪的发展,分析整个基因组的表观遗传状态(称为表观基因组)已成为可能。这些技术使我们能够高通量地识别自发表观遗传突变(表观突变),并识别导致表型多样性增加的表观突变。这些表观突变可以产生新的表型,而致病表观突变可以代代相传。有证据表明,所选的农艺性状受可遗传的表观突变所制约,而育种者可能历来都会选择受表观等位基因制约的农艺性状。这些结果表明,不仅 DNA 序列多样性,而且表观遗传状态的多样性都可以增加表型多样性。然而,由于表观等位基因的诱导和传播方式及其稳定性与遗传等位基因不同,传统定义的遗传的重要性也不同。例如,对作物育种和作物生产重要的表观遗传类型可能存在差异。前者可能更多地依赖于长期遗传,而后者可能只是利用短期现象。随着我们对表观遗传学理解的不断进步,表观遗传学可能为作物改良带来新的视角,例如在育种中使用表观遗传变异或表观基因组编辑。在这篇评论中,我们将介绍表观遗传变异在植物育种中的作用,主要关注 DNA 甲基化,最后询问表观遗传学在作物育种中的新知识在多大程度上导致了其成功应用的记录案例。
土壤和水管理证书土壤和水是农业的两个重要组成部分。这两个重要资源的管理是农业活动的中心。这两个要素都面临现代生活和当前农业实践的压力。道路,房屋和其他建筑物的发展已经侵占了乡村,施加压力,以降低洪水风险。通过更多的谷物,更多的油种子强奸和更多的饲料玉米的变化,只有3个例子,就在农场管理土壤和水的方式上施加了自己的动力。当今的拖拉机和设备的功率和能力意味着可以在以前很难或不可能的情况下生产土壤并生产苗床。该设施对农民有很大帮助,但它也可以使我们远离土壤管理的最佳实践。在过去的50年中,建立较大的领域也改变了排水模式,在某些情况下,填充沟渠和树篱去除的情况已将自然边界带到了以前轮廓的区域,以最大程度地减少侵蚀或识别土壤类型的变化。所有这些问题使仔细并考虑使用土壤和水的两个重要资源,这是农场农艺建议中最重要的要素。随着农业行业采用更具环境意识的方法,建议的重点正在改变,而“不惜一切代价”的管理类型的管理类型不会以当前的思维方式,即未来的方式。新的Beta资格是在2003年推出的,ICM是该资格的一部分。2004年提出了新的修订的植物保护奖。因此,土壤和水管理证书现在与这两个模块(Beta和植物保护奖)并肩作用,作为农艺基础文凭的一部分。土壤和水管理证书的主要内容集中在: - 土壤和防空;培养技术和系统;侵蚀风险;土壤水,排水和灌溉;植物营养和肥料计划;使用笨重的有机材料来增强作物的生长及其对弥漫性污染的影响。上面链接的教学大纲内容一起形成了复合土壤和水管理证书。
基因工程植物在农业中的应用多样,以增强食物和饲料的价值。基因工程旨在将具有理想特征的选定遗传区域引入空间和时间表达的目标植物中。启动子是负责通过识别RNA聚合酶调节转录因子(TF)来调节基因表达的关键要素。基于它们的识别和表达,RNA聚合酶分为RNA POL II和POL III启动子。 启动子活性和特定峰是调节转基因表达的两个主要参数。 由于使用构成启动子(例如Cauli-limpower Mosaic病毒(CAMV)35S)可能会导致对非目标生物或生态系统,可诱导/组织特异性启动子和/或RNA POL III启动子的不利影响,并为对控制的调节和最小值不良效应提供了多种机会。 除了它们在转基因表达中的作用外,还讨论了它们在合成生物学和基因组编辑中的影响。 本综述提供了有关迄今为止报道的启动子的优势和缺点的重要性,当前的前景和洞察力的最新信息,将有助于利用它们在努力中开发营养和农艺改善的转基因作物进行商业化。基于它们的识别和表达,RNA聚合酶分为RNA POL II和POL III启动子。启动子活性和特定峰是调节转基因表达的两个主要参数。由于使用构成启动子(例如Cauli-limpower Mosaic病毒(CAMV)35S)可能会导致对非目标生物或生态系统,可诱导/组织特异性启动子和/或RNA POL III启动子的不利影响,并为对控制的调节和最小值不良效应提供了多种机会。除了它们在转基因表达中的作用外,还讨论了它们在合成生物学和基因组编辑中的影响。本综述提供了有关迄今为止报道的启动子的优势和缺点的重要性,当前的前景和洞察力的最新信息,将有助于利用它们在努力中开发营养和农艺改善的转基因作物进行商业化。
尽管一些名声不太好的职业经常声称农业是世界上最古老的职业,但农业却是世界上最古老的职业。农业历史几乎与人类历史一样悠久,从事农业活动的人们一直在努力创新——通过传统方法和基因改造来改善可供人类使用的农作物和动物的品种、生存力和活力。农业领域最早的创新主要涉及农艺实践,早期人类从采集浆果、种子和坚果发展到有意识地种植它们,而最新的创新则是人类修改植物和动物的 DNA,以使其适应特定用途。食品生产和加工方面的农业创新使人类能够提高农业生产力,拥有历史上最安全和最充足的粮食供应,并提高世界上最贫困农民的收入和粮食安全(Alston 和 Pardey 2021)。
超高密度橄榄树(> 800棵树ha-1)在橄榄油生产国迅速扩大,这需要对橄榄种植系统进行强烈的修改,并具有重要的农艺,经济,社会文化和环境后果。其中,后者尤其未知。本文的目的是通过系统地审查当前证据并确定尚未填补的知识差距,将注意力对超高密度橄榄树的环境影响进行关注。结果,我们可以说,新的超高密度橄榄种植园降低了栖息地的异质性和复杂性,这些人工林的年轻树木对农田生物多样性的栖息地质量令人沮丧。此外,高输入使用(例如植物治疗疗法,肥料和供水)也可能产生生态影响。因此,我们得出结论,我)新的高度密集的橄榄树应仅限于生态价值较低的地区; ii)消费者应该有更多有关如何生产他们购买的橄榄油的信息,包括环境影响
在当前的多危地时代,植物科学,尤其是应用于农艺学时,会变得有用:因为我们主要的实质性和可再生资源是植物生物量,因此许多未来的解决方案将取决于我们以可持续方式生长和转化植物材料的能力。这也质疑我们进行植物研究的方式,从而定量植物生物学。响应科学与社会之间的两极分化,参与式植物研究提供了一个相关的框架。远离定量方法远不是与生物学和位置知识相关的复杂性。当研究人员和公民在社会问题上共同努力时,这种摩擦变得更加肥沃,定量问题变得更加复杂,社会问题的根源和结果通常超过了自上而下的策略。本文以植物育种为关键例子,介绍了植物科学中正在进行的分叉。
随着基因组学研究的进步,新的育种技术正在迅速涌现,用于作物改良。它们能够对基因组进行有针对性的改变,并且当它们被用作实现粮食和营养安全的所有可用方法的一部分并建立在现有的良好农艺实践的基础上时,它们对可持续农业集约化具有巨大的潜力。与传统上通常用于作物改良工具的化学或辐射诱变不同,新的育种技术不会在整个基因组中产生多个未知的意外突变。此外,新育种技术的产品也不同于农业中使用的转基因生物 (GMO),其目标更精确,最终产品中没有外来 DNA。植物基因组编辑的进步也可能支持生物经济的其他应用,以支持欧洲竞争力(见下文)。
1莱布尼兹农业工程与生物经济研究所,德国波茨坦,2技术大学柏林大学,德国柏林农民货币学主席,3阿尔布雷希特·丹尼尔·塔纳·塔纳·塔纳·塔纳·塔纳·托纳·塞纳尔·纳斯特,农业科学和humborlicuraliult of infermittor and formin and formin and berlin and berlin and berlin and berlin and berlin,berlin,4俄亥俄州立大学工程大学,俄亥俄州哥伦布,美国,堪萨斯州立大学5号农艺学系,曼哈顿,堪萨斯州,美国,美国6号农业机械和电力系,农业工程和技术学院,农业技术学院,农业大学,法萨拉巴德大学,法萨拉巴德大学,法萨拉巴德,帕基斯坦。 (NTNU),Trondheim,挪威