连接数 = 2019 年为 5,701 当前连接数 = 2023 年为 6,330 过去 5 年连接数总增量 = 871 过去五年的用水信息:年份使用量估计城市用水量损失峰值日(MG)人口*人均使用量(MG)(MG)。平均日数 2019 528 12,790 113 gpcd 4.690 21.1 1.460 – 1.828 2020 592 12,820 127 gpcd 7.034 31.2 1.655 – 2.366 2021 612 12,940 130 gpcd 5.242 66.5 1.693 – 1.849 2022 708 13,608 142 gpcd 6.603 18.8 1.900 – 2.721 2023 698 14,298 132 gpcd 6.130 17.4 1.875 – 2.754 *人口估计数来源为NCTCOG(北中德克萨斯政府委员会)。供水来源:= 鹰山湖处理和分配系统:处理厂容量 = 600 万加仑/天高架储存 = 150 万加仑地面储存 = 240 万加仑当前年度废水总流量:= 2023 年为 4.753 亿加仑。
摘要 干旱对全球粮食安全构成了巨大挑战,特别是在气候变化的背景下。基因工程是一种有希望的解决方案,可以开发能够抵御缺水同时保持生产力的抗旱作物。本文概述了旨在提高作物抗旱性的基因工程技术的现状及其对粮食安全的影响。了解植物对干旱胁迫的生理和分子反应对于确定基因操作的目标基因和途径至关重要。各种基因工程方法,包括转基因技术、标记辅助选择、基因组编辑和合成生物学,为提高作物的抗旱能力提供了多种工具。尽管转基因抗旱作物具有潜在的好处,但采用转基因抗旱作物仍面临监管、社会经济和环境挑战。协调监管框架、解决公众关切和促进公平获取技术对于充分发挥农业基因工程的潜力至关重要。展望未来,基因组编辑技术的进步、组学方法的整合和气候适应性育种计划有望为开发作物的定制抗旱性状。通过促进跨学科合作与创新,基因工程为建立更具弹性和可持续性的粮食系统提供了途径,能够在气候变化下确保子孙后代的粮食安全。
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霜霉病抗性 6 (DMR6) 蛋白是一种 2-氧戊二酸 (2OG) 和 Fe(II) 依赖性加氧酶,参与水杨酸 (SA) 代谢。SA 被认为是一种非生物胁迫耐受性增强剂,在番茄中发现 DMR6 的失活会增加其水平并诱导对多种病原体的抗病性。通过应用 CRISPR/Cas9 技术,我们生成了 Sldmr6-1 番茄突变体并测试了它们对干旱和晚疫病的耐受性。野生型番茄品种‘San Marzano’及其 Sldmr6-1 突变体被剥夺了 7 天的水。WT植物表现出严重的枯萎,而T 2 Sldmr6-1突变体叶片肿胀,并保持较高的土壤相对含水量。生态生理测量表明,Sldmr6-1突变体采取了节水行为,通过降低气孔导度来降低蒸腾速率。在干旱胁迫下,同化率也降低,导致气孔下腔中的CO 2浓度没有改变,并提高了水分利用效率。此外,在Sldmr6-1突变体中,干旱胁迫诱导抗氧化相关基因SlAPX和SlGST的上调以及参与ABA分解代谢的SlCYP707A2基因的下调。最后,我们首次在番茄中强调,Sldmr6-1 突变体对晚疫病的病原菌致病菌的敏感性降低。
干旱是全球农业损失的主要原因,对粮食安全构成重大威胁。目前,植物生物技术是开发能够在缺水条件下高产作物的最有前途的领域之一。通过对拟南芥整株植物的研究,已经发现了对干旱胁迫的主要反应机制,并且已经将多种抗旱基因改造到作物中。到目前为止,大多数抗旱性增强的植物都表现出作物产量下降,这意味着仍然需要寻找能够将抗旱性与植物生长分离开来的新方法。我们实验室最近发现,油菜素内酯 (BR) 激素的受体使用组织特异性途径介导根生长过程中的不同发育反应。在拟南芥中,我们发现增加维管植物组织中的 BR 受体可以赋予植物抗旱性而不会损害其生长,这为研究赋予植物细胞特异性抗旱性的机制提供了绝佳的机会。在本综述中,我们概述了最有希望的表型干旱特征,这些特征可以通过生物技术加以改进,以获得耐旱谷物。此外,我们还讨论了当前的基因组编辑技术如何帮助识别和操纵可能赋予抗旱胁迫能力的新基因。在未来几年,我们期望通过共同努力,找到在缺水环境中提高作物产量的可持续解决方案。
封面说明 : 干旱胁迫下 , 植物细胞通过关闭气孔减少蒸腾等一系列生理生化改变 , 维持个体完成生长发育。干旱胁迫严重 影响农作物的产量和品质。解析玉米 ( Zea mays ) 抗旱性的遗传基础并克隆抗旱关键基因 , 利用转基因、分子标记辅助选择 及基因编辑等技术增强植株的抗旱稳产能力至关重要。未来在玉米抗旱性研究中 , 应针对抗旱品种培育面临的实际问题 , 建立和完善玉米抗旱性评价体系 , 将基础研究的新发现和新技术应用于育种实践 , 以提升我国种业创新实力。详细内容见 本期 883–902 页王子阳等的文章。
木薯 (Manihot esculenta Crantz) 据信在南美洲驯化了大约 8000 年,并于 16 世纪由商人带到了西非 [1]。木薯与包括产橡胶的 Manihot glaziovii 在内的 98 个其他物种一起,属于大戟科、木薯属 [2 – 5]。它是一种高度杂合的作物,以多倍体或二倍体的形式存在,后者有 36 条染色体 [6],在人类消费中位居水稻和玉米之后的第三位。此外,它还可用作动物饲料,并在商业上用于生产淀粉和可生物降解塑料。该作物通过茎插繁殖,每公顷的产量范围为 5000 – 20,000 个插穗,具体取决于品种的生长性质和种植系统 [7]。作为一种作物,木薯是最耐旱的作物之一,也能耐受营养贫乏和酸性土壤。木薯产量为 3.08 亿吨,种植面积为 2780 万公顷。尼日利亚是主要生产国之一,约占全球总产量的 20%,其他主要种植国包括安哥拉、巴西、中国、刚果民主共和国、加纳、印度尼西亚、菲律宾和莫桑比克、越南和泰国 [8]。木薯在海拔 1500 – 2000 米的热带地区广泛种植。木薯种植的温度范围为 25 – 29 ℃,
干旱胁迫长期以来一直是农作物生产的制约因素,而气候变化和随之而来的农业用蓝色水资源减少则加剧了这一问题。大多数现有的粮食和经济作物都易受干旱胁迫的影响,干旱胁迫会造成农作物产量的大幅下降。因此,在不久的将来,我们开发出更能适应气候、更耐热、更耐旱的作物的能力将变得越来越重要。自然界中,植物进化出了两种重要的机制来克服干旱胁迫的影响:(1)避旱,通过最大限度地减少水分流失和优化水分吸收,使植物在缺水的环境中保持相对较高的组织含水量;(2)耐旱,通过维持细胞膨压(由渗透调节和细胞弹性引起)和提高原生质抗性,使植物能够忍受低组织含水量( Basu et al.,2016 )。随着可用于研究不同植物谱系的基因组资源越来越多,这些植物在抗旱或避旱方面表现出不同的策略和差异 ( Yin et al., 2014; Abraham et al., 2016; Yang et al., 2017; Chen et al., 2018 ),系统生物学以基因组规模的分子及其相互作用分析 ( Westerhoffiand Palsson, 2004 ) 为特征,正成为将基因与抗旱或避旱性状联系起来的一种流行方法。系统生物学研究产生的与干旱胁迫反应相关的基因的知识可以为构建合成生物学的生物部件文库提供信息,合成生物学旨在设计或重新设计生物过程 ( Cook et al., 2014 )。合成生物学在创造具有增强的抗旱或抗旱能力的转基因植物方面具有巨大潜力(Borland 等人,2014 年;De Paoli 等人,2014 年;Llorente 等人,2018 年)。本研究主题包括三篇以景天酸代谢 (CAM) 系统生物学为主题的文章,作为植物适应缺水条件的模型策略,以及四篇与使用合成生物学和基因工程方法对植物抗旱或抗旱进行遗传改良有关的文章。