a 作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室,油料作物研究所,豆科作物遗传与系统生物学中心,福建农林大学农学院,福州,中国;b 水稻生物学国家重点实验室,中国农业科学院,中国水稻研究所,浙江,中国;c 国家生物技术和基因工程研究所 (NIBGE),巴基斯坦费萨拉巴德;d 扬州大学园艺与植物保护学院园艺系,扬州,中国;e 塞浦路斯理工大学农业科学、生物技术与食品科学系,塞浦路斯莱梅索斯;f 西澳大利亚大学 UWA 农业研究所,澳大利亚珀斯克劳利;g 作物多样化与遗传学,国际生物盐渍农业中心,阿拉伯联合酋长国迪拜; h 印度海得拉巴国际半干旱热带作物研究所 (ICRISAT) 基因组学和系统生物学卓越中心;i 澳大利亚默多克大学国家农业生物技术中心默多克作物和食品创新中心
摘要:小麦是世界上最重要的主食作物之一,其遗传改良对于满足不断增长的人口的全球需求至关重要。然而,气候变化加剧的环境压力和耕地面积的不断恶化使得满足这一需求变得非常困难。鉴于此,小麦对非生物胁迫的耐受性已成为遗传改良的一个关键目标,这是一种在不增加耕地面积的情况下确保高产的有效策略。与现代农业相关的遗传侵蚀,即高产小麦品种是高选择压力的产物,这降低了整体遗传多样性,包括可能有利于适应不利环境条件的基因的等位基因多样性。这使得传统育种成为一种效率较低或速度较慢的产生新抗逆小麦品种的方法。无论是挖掘不适应的大型种质库的多样性,还是产生新的多样性,都是主流方法。基因工程的出现为创造新的植物变异提供了可能性,其应用为传统育种提供了强有力的补充。转基因和基因组编辑等基因工程策略为改善栽培品种具有重要农学意义的环境耐受性提供了机会。至于小麦,全球有数个实验室已成功培育出具有增强的非生物胁迫耐受性的转基因小麦品系,而且最近,用于小麦基因组内靶向变异的 CRISPR/Cas9 工具也取得了显著改进。鉴于此,本综述旨在提供基因工程应用的成功案例,以改善小麦对干旱、盐分和极端温度的适应性,这些是最常见和最严重的事件,导致全球小麦产量损失最大。
