育种过程中利用的自然遗传变异主要由减数分裂期间同源染色体之间的相互 DNA 交换(交叉,CO)来保证。CO 的形成发生在减数分裂染色体轴的背景下,减数分裂染色体轴是一种蛋白质结构,姐妹染色单体在减数分裂前期 I 期间沿着该结构排列成环状碱基阵列。在包括大麦 (Hordeum vulgare) 在内的植物中,严格的 CO 调控导致有限数量的 CO 偏向染色体末端,而大部分基因组(特别是间质染色体区域)在育种过程中保持未开发状态。因此,需要新的策略和工具来修改减数分裂重组结果。为了能够对(新的)减数分裂蛋白进行蛋白质组学鉴定,我们在拟南芥减数分裂细胞中使用基于 TurboID (TbID) 的邻近标记对两种减数分裂染色体轴相关蛋白 ASYNAPTIC1 (ASY1) 和 ASYNAPTIC3 (ASY3) 进行标记。在已鉴定的 39 种候选蛋白中,鉴定出大多数已知的轴相关蛋白和新蛋白。在突变体筛选后,我们鉴定出(至少)四种具有减数分裂突变表型的新候选蛋白。其中,一种候选蛋白被发现是联会复合体 (SC) 的一部分。如果没有它,SC 形成就会中断,交叉形成就会减少,而 CO 水平就会增加,CO 干扰几乎被消除。为了快速评估和研究大麦的减数分裂基因,我们在 Cas9 表达植物中建立了大麦条纹花叶病毒诱导的基因编辑 (BSMVIGE) 和基于多重晶体数字 PCR (dPCR) 的单花粉核基因分型。 BSMVIGE 能够分离出减数分裂基因缺陷的大麦植物,而无需稳定的遗传转化,而单花粉核基因分型能够在不增加分离后代群体的情况下高通量评估重组率。我们的装置应用于大麦中的各种减数分裂基因,表明大麦重组格局可以改变。总之,基于 TbID 的邻近标记能够识别减数分裂细胞等稀有细胞类型中的蛋白质邻近蛋白,而 BSMVIGE 与单花粉核基因分型相结合,能够快速解析大麦以及其他作物中的减数分裂基因功能。
结果与讨论:发现了基因表达较高或较低的突变体,最终成熟谷物植酸酶活性 (MGPA) 较高或较低。田间试验和发芽期间的肌醇磷酸分析表明,PAPhy_a 不会影响试验条件下的农艺性能,但它确实缩短了发芽期间磷酸盐动员的滞后时间。较高的内源性 MGPA 可提高饲料用谷物质量,因为它可提高单胃动物的磷酸盐生物利用度。此外,由于 PAPhy_a 启动子的目标 CRE 基序与一系列种子表达基因(如关键的谷物和豆类储存基因)共享,因此当前结果展示了一种调节一系列种子基因的单个基因表达水平的概念。
©作者2020。由牛津大学出版社出版,代表《分子细胞生物学杂志》,IBCB,SIBS,CAS。这是根据Creative Commons Attribution许可条款(http://creativecommons.org/licenses/4.0/)分发的一篇开放访问文章,该文章允许在任何媒介中不受限制地重复使用,分发和再现,前提是适当地引用了原始工作。
植物遗传学研究所正在寻求一名具有积极进取的科学研究助理,具有丰富的经验和对开发大麦和相关草中新型植物基因组编辑技术的兴趣。最初,工作限制为3年的期限,还有3年的延长选择。在学术固定期限合同(WissenschaftSvertragsgesetz-Wisszeitvg)的意义上,这是一个资格立场,这是为了促进员工的科学资格。申请人将加入一个充满活力且非常支持性的研究社区。植物遗传学研究所https://www.pflanzengenetik.hhu.de/en/our-研究是植物科学卓越卓越的Ceplas群集(www.ceplas.eu)。除了HHU作为托管大学外,Ceplas还包括四个合作伙伴,研究中心Jülich(FZJ),科隆大学和马克斯·普朗克植物育种研究所(MPIPZ)。植物遗传学研究所拥有已建立的大麦转化和组织培养管道,现在正在寻求开发用于大麦和相关草的新型基因编辑技术,以用于基因发现和功能分析。
5 Arish University,植物生产系环境农业科学学院(遗传分支),El-Arish 45511,埃及; dabdelmoniem@aru.edu.eg摘要抽象摘要摘要摘要生锈真菌是毁灭性的植物病原体,几种puccinia物种对全球大麦种植产生了重大财务影响。 杀菌剂大规模使用,用作对抗植物致病真菌的有效方法。 杀菌剂的负面影响每天都在稳步上升。 因此,研究人员目前正在探索减轻杀菌剂使用(例如植物提取物利用)的替代方法。 由于掺入天然抗真菌物质,该方法已被证明有效。 在测试的九个自然引起者中,植物提取物上的应用在大麦幼苗上的应用导致hordei的孵化和潜在时期增加。 这些时期是部分和诱导的耐药性的组成部分,有效地减轻了成熟植物的大麦叶锈病的发生率超过70%。 同样,生化分析在所有测试处理的总体酚类和氧化酶活性(过氧化物酶和多酚氧化酶)中表现出显着的增强。 随机扩增多态性DNA(SCOT)测试是评估植物提取物和微生物对大麦植物的影响的可行方法。 关键字:关键字:关键字:关键字:hordeum vulgare;叶锈; puccinia hordei;诱导的电阻;植物提取物;苏格兰人;多酚氧化酶(PPO);过氧化物酶(POX);总酚类5 Arish University,植物生产系环境农业科学学院(遗传分支),El-Arish 45511,埃及; dabdelmoniem@aru.edu.eg摘要抽象摘要摘要摘要生锈真菌是毁灭性的植物病原体,几种puccinia物种对全球大麦种植产生了重大财务影响。杀菌剂大规模使用,用作对抗植物致病真菌的有效方法。杀菌剂的负面影响每天都在稳步上升。因此,研究人员目前正在探索减轻杀菌剂使用(例如植物提取物利用)的替代方法。由于掺入天然抗真菌物质,该方法已被证明有效。在测试的九个自然引起者中,植物提取物上的应用在大麦幼苗上的应用导致hordei的孵化和潜在时期增加。这些时期是部分和诱导的耐药性的组成部分,有效地减轻了成熟植物的大麦叶锈病的发生率超过70%。同样,生化分析在所有测试处理的总体酚类和氧化酶活性(过氧化物酶和多酚氧化酶)中表现出显着的增强。随机扩增多态性DNA(SCOT)测试是评估植物提取物和微生物对大麦植物的影响的可行方法。关键字:关键字:关键字:关键字:hordeum vulgare;叶锈; puccinia hordei;诱导的电阻;植物提取物;苏格兰人;多酚氧化酶(PPO);过氧化物酶(POX);总酚类从这项研究中获得的结果表明,与未经处理的植物相比,通过SCOT分析检测DNA多态性具有评估遗传变化的重要强大工具,尽管其中一些测试在形态反应下显示出很高的相似性。
抗性作物的抽象育种是控制疾病的可持续方法,并依赖于新型抗性基因的引入。在这里,我们测试了如何使用小麦转基因的三种策略来实现对现场真菌病原体的持久抗性。首先,我们在多年的长期野外试验中测试了春季小麦品种Bobwhite的高效,过表达的单转基因PM3E。与先前的结果一起,这表明转基因小麦系PM3E#2在总共九个野外季节中赋予了完全白粉病的耐药性,而不会对产量产生负面影响。此外,当越过精英小麦品种菲奥琳娜(Fiorina)时,PM3E过表达的PM3E对白粉病分离株的抗性对白粉病分离株有抗性。第二,我们在品种Bobwhite的背景下将四个超表达的转基因PM3A,PM3B,PM3D和PM3F上升,并表明在五个田间季节中,金字化线PM3A,B,D,F,B,D,F,F,b,d,f完全抵抗白粉病。第三,我们在三个野外季节中使用了三条大麦线的三条大麦线进行了现场试验,这些大麦线表达了成人的植物抗性基因LR34。Line GLP8在控制病原体诱导的HV-GER4C启动子的控制下表达LR34,并在该场中提供了部分大麦白粉病和抗叶锈蚀,对可能需要补偿性繁殖的产量组件产生了微小的负面影响。总的来说,我们的研究表明并讨论了三种成功的策略,以使用小麦的转基因在田间实现小麦和大麦的真菌疾病抗性。如果以可持续的方式应用,这些策略可能会赋予长期抵抗。
基因组环境协会(GEA)是一种通过与环境参数结合遗传变异来识别适应位点的方法,从而提供了提高作物弹性的潜力。但是,其在Genebank配件上的应用受到丢失的地理来源数据的限制。为了解决这一限制,我们探索了神经网络来预测大麦加入的地理起源,并将估算的环境数据整合到GEA中。神经网络在交叉验证方面表现出很高的精度,但偶尔会产生可行的预测,因为模型仅被视为地理位置。例如,一些预测的起源位于不可理的区域内,例如地中海。使用大麦开花时间基因作为基准,GEA整合了估算的环境数据(n = 11,032),与常规GEA(n = 1,626)相比,在开花时间基因附近的基因组区域进行了部分一致但互补的检测(n = 1,626)(n = 1,626),从而突出了GEA与估计的GEA的潜在的互补的GEA,并在互补的GEA中突出了。同样,与我们最初的假设相反,可以通过增加样本量来预期GEA性能会有显着改善,我们的模拟产生了意外的见解。我们的研究表明,通过预测丢失的地理数据,GEA方法的敏感性对相当大的样本量的敏感性有潜在的局限性。总体而言,我们的研究通过与GEA进行深入的学习来提供有关利用不完整的地理起源数据的见解。我们的发现表明,需要进一步开发GEA方法来优化估算的环境数据的使用,例如结合区域GEA模式,而不是仅仅关注大型景观跨等位基因频率和环境梯度之间的全球关联。
抽象的土壤微生物群是确定地层过程以及土壤的生物学特性的最重要因素之一。在现代技术中使用微生物制剂不仅增加了植物的抗性,生产力和产品质量,而且还有助于每种植物固有的微生物复合物的形成。我们研究的目的是确定根际土壤中春季大麦植物的单个生态和营养基团的微生物数量,具体取决于培养技术的元素(制剂的应用)。在塞巴斯蒂安和赫利奥斯品种的春季大麦发生期间,土壤的主要生态和营养基团的数量取决于培养技术的要素(制剂的应用),个体生成的相位,以及土壤和气候条件。在春季大麦植物的个体发生过程中,观察到养育微毛的数量增加。在土壤中发现了大部分的细胞营养微毛虫是塞巴斯蒂安的植物和Helios品种的种植,并使用VIMPEL 2,并混合了Vimpel 2 + Oracle Multicomplex。这证实土壤包含足够数量的有机物。在整个植被季节中,致病性霉菌群的特征是春季大麦的农业春季中的数量很高。使用了Vympel 2和Vympel 2 +甲骨文多复合物的混合物的变体,土壤中的致病微菌丝数量是春季大麦植物的种植显着降低。表明,无论单独和混合物中的制备vimpel 2能够通过改善其免疫力来保护植物免受疾病的影响。少亲子微生物的数量是对照变体中最高的,并且分别使用所有研究的制剂。与对照变体中的嗡嗡声形成的微米的数量也减少了1-1.5倍。vimpel 2和甲骨文的应用带入了多种复合物显着增强氨化微生物的发展的情况。淀粉分解的微生物和溶解的微菌丝也增加了。这些微生物在存在酶的情况下降解了含纤维素的底物。它们不需要大量的营养,但是为开发吸收水解产物的其他微毛菌提供了机会。因此,春季大麦植物播种下的根际土壤能够形成一种微生物复合物,该复合物显着取决于生长技术的元素。确认的矿化氮气化氮,养分性和贫营养性的系数确定了氮矿化和固定化过程的规律性,以及根据耕种技术的元素(应用技术的应用)。确定了春季大麦植物的根际土壤中的微米数与HTC的值之间的明显关系。关键词:土壤霉菌群,农业症,微毛虫的数量,水热和微生物系数,植物根源分泌,培养技术的元素。
我没有可能在我自己完成论文的这一刻到达。我非常感谢我的汤姆·萨福德(Tom Safford),希瑟·达比(Heather Darby),米歇尔·米勒(Michelle Miller),马修·霍夫曼(Matthew Hoffman)的支持委员会,最重要的是,我的委员会主席兼顾问analena bruce。感谢您对该项目的每项贡献,以重要的方式塑造它,并指导我成为一名周到的研究人员。Analena,感谢您的不懈支持,鼓励我遵循好奇心,并在每一步的每一步都提供指导。我对与您合作的经历感到非常感激,我仍然可以记得我觉得自己在您的实验室中获得职位的那一天的怀疑。感谢我令人愉快的实验室同伴辛迪·郑和奥利维亚·伯顿(Cindy Zheng)和奥利维亚·伯顿(Olivia Burton)以及实验室博士后汉娜·斯托克斯·拉莫斯(Hannah Stokes-Ramos)创造了一个快乐而支持的学习和工作场所。您对该项目的各种迭代和阶段的反馈对于建立我的信心非常宝贵。我感谢我的ANFS朋友为我加油并为有时忘记我们的工作提供好的公司。我亲爱的家人和甜蜜的伴侣扎克(Zach)花了几个月的时间倾听我的想法,看着我被这个项目所吸收。感谢您的日常鼓励和相信我。我很幸运。
图2在单场试验中生长的覆盖作物物种的表型性状评估。(a)植物表型特征的主要成分分析由植物质量分数和杂草严重程度的家族聚集,这是对PC1和总生物量的最大贡献者,对PC2的贡献最大。(b - g)箱形图显示了每个覆盖作物物种的单个表型特征评分。苜蓿(Medicago sativa),Dundale Pea(trifolium incarnatum),Milkvetch(Astragalus spp。),深红色三叶草(Pisum sativum),毛茸茸的vetch(vicia villosa),芥末酱(Brassica juncea),大麦(大麦(Hordeum vulgare)),小麦(triticum aestivum),冬季rye(secale cereale)(secale cereale)和diliticale(x triticosecale)[×Triticosecale)[