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气候智能型番茄的基因组设计
摘要 番茄是世界上第一种被食用的蔬菜。它生长在非常不同的条件和地区，主要用于加工番茄的田间，而新鲜市场番茄通常在温室中生产。番茄面临着许多环境压力，包括生物压力和非生物压力。如今，许多新的基因组资源可用，从而加速了遗传进程。在本章中，我们将首先介绍培育气候智能型番茄的主要挑战。我们将介绍与生产力、果实质量和对环境压力的适应有关的育种目标，特别关注气候变化如何影响这些目标。在第二部分中，将介绍可用的遗传和基因组资源。然后将讨论传统和分子标记育种技术。然后将特别关注生态生理建模，这可能构成定义适应育种目标的新理想型的重要策略。最后，我们将说明如何实施新的生物技术工具以及如何使用它们来培育气候智能型番茄。 关键词：番茄，育种，生产力，生物胁迫，非生物胁迫，理想型，建模 1 简介 番茄是继马铃薯之后世界上第一种被食用的蔬菜。它已成为许多国家的重要食品。番茄主要有两种品种：用于加工业的有限生长番茄，仅在露地生产；用于新鲜市场的无限生长品种，可在从露地到受控条件的温室等各种条件下种植。番茄，Solanum lycopersicum L.，与马铃薯、茄子和辣椒同属茄科。它是一种自花授粉作物，具有中等大小（950 Mb）的二倍体（2n=2x=24）基因组。2012 年发表了一个高质量的参考基因组序列（番茄基因组联盟，2012 年）。番茄原产于南美洲，还有 12 种野生近缘种，可与栽培番茄品种杂交。存在几个大型遗传资源集合，这些基因库中保存了 70,000 多个品种。这些集合还包括科学资源，例如突变体集合或分离种群。长期以来，番茄也是遗传分析的典型物种。许多诱导重要表型变异的突变被发现并被克隆，许多抗病基因的功能也得到了表征。番茄也是果实发育和生理学的典型物种。它易于转化，是第一种生产和销售的转基因食品（Kramer 和 Redenbaugh，1994 年）。在本章中，我们将首先介绍培育气候智能番茄的主要挑战。与生产力相关的育种目标，我们将介绍水果品质和对环境压力的适应性，特别关注气候变化如何影响这些目标。第二部分将介绍可用的遗传和基因组资源。然后讨论传统和分子标记育种技术。然后，我们将特别关注生态生理建模，这可能是定义适应育种目标的新理想型的重要策略。最后，我们将说明如何实施新的生物技术工具以及如何将其用于培育气候智能型番茄。
会议报告：创新与预防。农业新基因组技术 21.02. - 2024 年 2 月 22 日，福音学院 Tutzing Few
会议报告：创新与预防。农业新基因组技术 21.02. - 2024 年 2 月 22 日，图茨青福音学院 在欧盟议会环境委员会处理完基因组技术新法规几天后，来自科学、政治和其他利益集团的 45 多位专家于 2 月 21 日至 22 日来到图茨青福音学院参加“创新与预防”会议。农业新基因组技术。这是第三方资助项目“生物经济中的创新与供应”的最后一次会议，该项目由德国联邦教育与研究部、基督教社会伦理学系（Markus Vogt 教授、Jan Grossarth 教授、Nora Meyer、Sebastian Kistler 博士）和技术-神学-自然科学研究所（TTN、Stephan Schleissing 博士、Anselm 教授）资助。博士Stephan Schleissing介绍了本次会议的背景，即欧洲议会将于2024年2月7日批准欧盟委员会目前提出的关于新基因组植物育种技术（NGT）的妥协提案。折衷方案规定，新的基因组技术只要引入来自各自物种基因库的遗传物质（即所谓的NGT 1植物）就不再受《欧洲基因工程法》的管制，就像2001年欧盟《故意释放指令》所规定的一样。然而，所有其他使用新基因组技术（NGT 2 植物）生产的植物将继续受到严格监管，需获得授权和标签，并且基本上会接受与以前相同的风险评估。然而，欧洲议会原则上批准的折衷方案提出了以下变化：NGT 1植物应强制向最终消费者贴上标签，并且通常不应被授予专利。博士Frank Hartung：从科学角度看新育种技术 会议的第一场演讲从分子生物学角度探讨了植物育种中的新基因组技术这一主题。基本上，新旧育种技术的目的都是创造或改良农作物已知的所需性状，或创造具有更好特性的新植物变种。更好的特性包括在相同投入下获得更高的产量、对生物和非生物因素的适应力，以及为消费者提供的特性，例如更好的口感或更高的营养价值。新基因组技术（NGT）可以在计划的位置对基因组进行改变。利用这些基因组编辑技术，尤其是 CRISPR/Cas，与传统的诱变技术相比，改变的精度大大提高。此外，基因组中非计划位置的意外变化（所谓的脱靶效应）明显减少，并且可以更快、更经济高效地产生所需的突变。这就是它也被称为靶向诱变的原因。在这个过程中，在基因组的计划位置诱导双链断裂，然后通过细胞自身的修复机制以及添加更小或更复杂的基因序列进行重新组装，从而产生突变。迄今为止，研究和使用最频繁的基因组编辑植物是中国，其次是美国。教授、博士Detlef Bartsch：欧盟新基因组技术的监管选项：欧盟研究项目 GeneBEcon 的成果研究项目 GeneBEcon（捕捉基因编辑对可持续生物经济的潜力）是来自不同学科和大学的科学家以及实践合作伙伴的国际合作。该项目的目的首先是开发一个利用马铃薯和微藻进行基因编辑的工具箱，作为
农业创新战略完整报告数据
需要开发新的除草剂耐受性和抗病虫害作用模式，例如，敲除导致发病的宿主易感基因或设计引发广谱抗性的免疫受体。需要开发在恶劣气候条件下表现更好的种子。需要了解基因组调控和各种发育和时间尺度上的表型出现，包括短期昼夜节律反应、压力适应和记忆以及长期物候反应和适应。需要模拟基因组对产量的影响，以加速和预测基因组在进一步测试之前的潜在结果，从而实现基因组设计目标的快速进展。研究 - 需要可靠、自动、多功能和高通量的地上和地下表型分析技术，以实现基于表型的研究，该研究被定义为从细胞水平、器官水平、植物水平到种群水平的多个水平收集多维表型数据。表型组学需要以高通量的方式将农业创新与作物表型信息结合起来，将表型与潜在的 DNA 序列变异联系起来，目的是通过表型选择产生具有所需特性的作物。需要突破性的技术和方法来将高通量表型分析确定的地上和地下特性联系起来，包括微生物组成员的存在和活性。研究 - 需要一个完全索引的全球种质收集系统，包括现代作物物种的野生亲属，以支持未来的作物开发和 GxExM 分析。该系统应完全基因分型，并包括 DivSeek 和 CGIAR 等全球合作伙伴以及公私伙伴关系，例如玉米种质改良 (GEM) 项目。还需要一些工具，使野生植物能够快速驯化为新作物，以满足特定需求，例如营养成分、耐旱性和耐热性。研究 - 评估、开发和优化土壤和植物微生物组以及作物遗传学，以提高作物的活力、恢复力、产量、养分和水分利用效率以及土壤健康和碳封存。识别可能作为接种剂的促进磷吸收和/或氮固定的天然真菌或细菌。研究管理系统的影响以及遗传环境对作物-土壤微生物组相互作用的影响。支持和扩展国家微生物组计划等项目，目标是全面了解植物、动物和土壤微生物组，以产生与土壤健康和生产力、食品安全和保障、动物健康、人类健康、气候变化等相关的积极成果。监管 - 对于基因编辑等新创新，全球监管格局尚不明朗；尽管使用基因编辑开发的许多新产品不包含来自植物基因库之外的 DNA，但基因组编辑产品仍可能受到过时、歧视性和高度繁重的监管框架的监管，这些框架以前用于转基因农业生物技术产品。这可能会给这个新兴行业带来巨大的进入壁垒，可能将这种改变游戏规则的技术的使用限制在少数几家公司，并且只用于大规模作物和应用。美国农业部应与其他联邦机构和贸易伙伴合作，帮助确保建立强有力的、以科学为基础的监管框架和协调的国际政策，支持这些产品从开发到商业化。想方设法确保被标记为转基因生物 (GMO) 的新特性不会因为国际国家不批准而在美国被推迟采用。国际批准的长期拖延和风险正在抑制对新特性和新基因编辑技术的投资。考虑建立所有转基因生物的国家登记处
CBF表达1（ICE1）的诱导剂促进冷 - 一个神经语音解码框架利用深度学习和语音综合 使用pydna-epbd检查DNA呼吸 新鲜人脑的本地超微结构直接从尸检中剥离，由低温电子层析成像揭示出具有冷冻血压浓缩的离子束铣削 转录细胞周期蛋白依赖性激酶的小分子抑制剂施加了HIV-1潜伏期，呈现“块和锁定”治疗策略 通过人类生命跨度的功能连接 青少年和年轻人的皮质回旋和睡眠之间的关联 序列特异性DNA结合蛋白的计算设计 auranofin诱导了由活性氧驱动的高级氧气驱动的致死性 基因组，功能性和代谢增强在多种耐药的肠杆菌中，促进了国际空间站的持久性和继承 单碳代谢营养素影响肝脏中DNA甲基化和基因表达之间的相互作用，增强了大西洋鲑鱼中的蛋白质合成 标题：期间从头和打捞嘌呤合成的时空调节 1原位冷冻揭示了抑制剂引起的扰动。 宇宙是不对称的，小鼠大脑也是 串联和整个基因组重复的蜘蛛soneobox基因库的演变 adeno到Quamous的过渡驱动对LKB1突变体1 中KRAS抑制的抵抗力
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