1. 引言 小麦 ( Triticum aestivum L.) 是种植最广泛的谷物(与水稻和玉米一起),是世界 40% 人口的主要营养来源 (Asseng 等人,2019 年)。根据国际谷物理事会 (https://www.igc.int/en/default.aspx) 的数据,2021/2022 年小麦产量为 7.81 亿吨(约 2.2 亿公顷),占世界谷物产量的 30%。全球近 70% 的小麦产量用于食用,其他用于动物饲料和工业加工。小麦粒提供全球总膳食热量的 20% 和蛋白质的 25%。由于预计到 2050 年世界人口将超过 100 亿(https://www.fao.org/home/en),全球对小麦的需求将需要增加约 70% 才能确保满足人类的营养需求(Di Benedetto 等人,2017 年;Zhang 等人,2018 年;Zandalinas 等人,2021 年)。然而,干旱及其与除草剂的结合等主要非生物胁迫导致的粮食产量/质量损失对农业造成了重大损害,
1 北京大学现代农业学院、生命科学学院蛋白质与植物基因国家重点实验室,中国北京,2 北京大学现代农业科学研究所,山东省现代农业科学重点实验室,中国山东省潍坊市,3 中国科学院种子创新设计研究院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室,中国北京,4 中国科学院大学,中国北京,5 中国科学院-吉林省创新中心植物与微生物科学卓越创新中心(CEPAMS),中国科学院遗传与发育生物学研究所,中国北京,6 北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因国家重点实验室,中国北京,7 北京大学先进交叉学科研究院定量生物学中心,中国北京,8 植物基因组学国家重点实验室,中国科学院种子创新设计研究院遗传与发育生物学研究所中国科学院设计系,北京,中国
叶锈病是由Triticina Eriksson(PT)引起的,是小麦最严重的叶面疾病之一。抗叶生锈的育种是控制这种毁灭性疾病的实用且可持续的方法。在这里,我们报告了LR47的鉴定,LR47是一种从aegilops speltoides渗入小麦的广泛有效的叶子抗锈蚀基因。LR47编码均匀的亮叶核苷酸核苷酸结合重复蛋白,既具有必要又具有足够的能力来赋予PT耐药性,如功能丧失突变和转基因互补所证明。LR47渗透线,没有或减少了连接阻力,并开发了LR47的诊断分子标记。LR47蛋白的盘绕螺旋结构域无法诱导细胞死亡,也没有自蛋白相互作用。LR47的克隆扩大了可以掺入多基因转基因盒中以控制这种毁灭性疾病的叶片锈基基因的数量。
摘要:一个重组的近交系数量,包括371条线,由每个尖峰(KNP)基因型T1208和低KNPS基因型Chuannong18(CN18)开发。由小麦55k SNP阵列构建的遗传连锁图由11,583个标记组成。在三年内检测到与KNP有关的定量性状基因座(QTL)。分别使用ICIM-BIP,ICIM-MET和ICIM-EPI方法来识别八个,二十七个和四个QTL。一个QKTL,QKNPS.SAU-2D.1,在染色体2D上映射,可以平均解释18.10%的表型变化(PVE),并被视为KNP的主要稳定QTL。此QTL位于2D染色体上的0.89 MB间隔,并由标记物AX-109283238和AX-111606890倾斜。此外,设计了与qknps.sau-2d.1紧密相关的Kompetive Primentififififif PCR(KASP)标记的KASP-AX-111462389。QKNPS.SAU-2D.1对KNP的遗传作用成功地确认了两个RIL种群。结果还表明,KNPS和1000个内核重量(TKW)的显着增加是由QKNPS.SAU-2D.1引起的,这是由于尖峰数量(SN)的减少而克服了劣势,并最终导致晶粒产量的显着增加。此外,在QKNPS.SAU-2D.1位于中国春季参考基因组中的间隔内,仅发现了十五个基因,并且两个可能与KNP相关的基因都被鉴定出来。qknps.sau-2d.1可能会为未来的高产小麦育种提供新的资源。
白粉病是小麦上最具破坏性的疾病之一,是由野生营养性植物疾病的强制性bllameria graminis f引起的。 sp。tritici(BGT)。由于大麦及其近亲的复杂性,对白粉病耐药性基因的识别已被阻碍,直到最近在大规模测序,基因组学和快速基因分离技术中进展为止。在这里,我们描述并总结了小麦白粉病耐药性的当前进展,强调了有关鉴定基因赋予白粉病耐药性以及这些基因的相似性,多样性和分子功能的最新发现。对小麦中白粉病的多层耐药性可用于抵消BGT,包括耐用,宽光谱但部分耐药性,以及特定于种族特异性的,并且主要由核苷酸结合和Leucine Rich Repotin(NLR)蛋白质介导。除了上述层外,对易感性和负调节基因的操纵可能代表另一层,可用于小麦耐用和宽光谱的耐药性。我们建议,通过同时部署多层免疫力来制定有效耐用的策略来打击小麦中的白粉病。
小麦是全球粮食安全的重要贡献者,为了养活不断增长的人口,小麦需要进一步改良。功能遗传学和基因组学工具可以帮助我们了解不同基因的功能并设计有益的变化。在这项研究中,我们使用启动子捕获分析对四倍体小麦品种 Kronos 的 1,513 株诱变植物中所有高置信度注释基因上游 2 kb 区域进行测序。我们鉴定了 430 万个诱发突变,准确率为 99.8%,突变密度为每 kb 41.9 个突变。我们还将 Kronos 外显子组捕获读数重新映射到 Chinese Spring RefSeq v1.1,鉴定了 470 万个突变,并预测了它们对注释基因的影响。使用这些预测,我们鉴定出的非同义替换比原始研究多 59%,截断突变多 49%。为了展示启动子数据集的生物学价值,我们选择了 VRN - A1 春化基因启动子内的两个突变。这两个突变都位于转录因子结合位点内,显著改变了 VRN - A1 的表达,一个突变减少了每个穗的小穗数量。这些公开可用的测序突变数据集提供了快速且廉价的途径,可以获取大多数小麦基因启动子和编码区中诱导的变异。这些突变可用于了解和调节基因表达和表型,用于基础和商业应用,有限的政府监管可以促进部署。这些突变集合与基因编辑一起,为加速这种经济重要作物的功能遗传研究提供了宝贵的工具。
目前,抗病基因的部署是最经济、最环保的农作物保护方法。然而,由于病原体的不断进化,抗病基因可能会迅速失效,尤其是当它们被单独部署时。因此,多基因抗性被认为是最持久的,但通过育种将这些基因组合起来并维持起来是一个费力的过程,因为有效基因通常是不相连的。部署具有单基因座遗传的多基因抗性是一项有前途的创新,它克服了这些困难,同时提高了抗性的持久性。由于基因组技术的重大进步,越来越多的植物抗性基因被克隆,从而能够开发抗性转基因堆栈 (RTGS),这些抗性基因都位于单个基因座上。目前,转基因小麦中已经开发出编码五种秆锈病抗性基因的基因堆栈,既提供了育种的简单性,又提供了潜在的抗性持久性。在植物病原体中开发类似的基因组资源,促进了效应基因的分离,在某些情况下,还能够验证 RTGS 中单个抗性基因的功能。这里以小麦秆锈病病原系统为例,说明宿主和病原体基因组学的进步如何有助于 RTGS 的发展,RTGS 是一种适用于许多其他农作物物种的策略。
抽象目标小麦已成为全球主要主食。我们研究了定义的促炎性饮食蛋白,小麦淀粉酶胰蛋白酶抑制剂(ATI),在实验性自身免疫性脑炎(EAE)中,通过Toll-Like受体4激活肠髓样细胞(EAE),一种多发性硬化症模型(MS)。设计EAE是在标准化的饮食方案中诱导的,具有麸质/ATI含量的标准化饮食方案。小鼠接受了定义的碳水化合物和蛋白质(酪蛋白/Zein)含量的无麸质和无ATI饮食,补充了:(a)25%的面筋和0.75%的ATI; (b)25%面筋和0.19%ATI或(C)1.5%纯化ATI。分析了饮食ATI对临床EAE严重程度,髓样细胞和淋巴细胞的肠道,肠系膜淋巴结,脾和中枢神经系统(CNS)亚群的影响。比较了来自MS和健康对照患者的外周血单核细胞的激活。与其他饮食方案(包括单独的麸质)相比,与小鼠相比,饮食中剂量依赖性剂量依赖性地依赖性地引起了EAE临床评分的明显更高。这是由数量增加和促炎性肠道,淋巴结,脾脏和CNS髓样细胞以及中枢神经系统浸润性脑源性T-淋巴细胞的激活来介导的。预计,ATI激活了来自MS和健康对照患者的两名患者的外周血单核细胞。结论饮食小麦ATI激活鼠和人髓样细胞。这些结果支持肠道轴在炎症性中枢神经系统疾病中的重要性。平均基于人小麦的饮食中的ATI量引起了轻度的肠炎,该炎症被传播到肠外部位,导致CNS炎症加剧,EAE中临床症状的恶化。
摘要:常规和密集农业系统代表了环境挑战。这项研究旨在通过应用材料流量分析和作物会计方法来评估意大利南部常规硬脂小麦生产的经济和环境影响。的目的是评估和比较常规和有机硬脂小麦养殖的自然资源消耗,废物产生和经济利益。功能单元是耕地的一公顷。系统边界涵盖了从摇篮到门的所有农艺操作。该研究采用自下而上的方法,并依赖于主要数据或次要数据。有机硬脂小麦的产生降低了合成化学和植物检疫产物以及塑料废物的使用,最高可达100%。此外,它可以将柴油的使用降低15%,从而减少CO 2排放,并避免土壤和地下水污染。从经济角度来看,与有机生产相比,传统养殖的硬脂小麦的总收入仍然高出55%。公共当局应通过从经济或社会角度支持有机生产,通过通过研究和创新来增强最佳实践的共享,通过研究和创新来增强最佳实践的共享,并通过税收激励来提高环境可持续性。总体而言,这项研究代表了采用可持续农业实践的进一步步骤。
《小麦之书》第二版与原版相比略有改动。第一版各章节的作者中有些已经离职或无法再修订其贡献。第二版的编辑和作者对原贡献者表示感谢,尤其是编辑第一版的 Michael Perry 和 Brian Hillman。第二版中的一些章节是原章节的修订版,在这些情况下,原作者会在每章开头致谢。书中增加了一些关于杂草管理、谷物质量、营销、硬粒小麦、饲料小麦和小黑麦的新章节或部分,并且有几章的内容得到了相当大的扩展。所有章节都进行了修订,以在适用的地方包含新信息。《小麦之书》第一版读者的反应表明,主要用户包括顾问、公司农学家、本科生、机械公司的技术专家、种子商和化肥公司以及小麦种植者。因此,我们决定将第二版的重点从“小麦生产者技术手册”略微改为“小麦生产原则和实践”,以适应更广泛的用户群体。谷物研究与开发公司资助了第二版的印刷费用。大多数作者受雇于西澳大利亚农业部,大多数作者都做出了贡献