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生命科学学院 - 墨尔本
了解线粒体的生物合成和功能及其在植物生命周期中的关键信号通路 线粒体为植物生长提供能量和基本构件，从发育的最初阶段到衰老和细胞死亡。线粒体还能帮助植物应对不利的生长条件和压力，这些因素会导致农业生产中大规模减产。我们努力更好地了解线粒体的生物合成和功能及其复杂的潜在信号通路。这为提高能量效率和抗逆性奠定了基础，从而使植物更“聪明”。我们的目标是确定整个生命周期中线粒体与植物细胞内其他细胞器（如细胞核和叶绿体）通讯的关键调节因子和信号通路。这种方法涉及在表型和分子水平上对突变植物和转基因植物进行鉴定和表征。我们还分析了野生型和转基因株系的应激反应，以确定使植物更耐旱或淹水的线粒体成分。这项工作包括突变体筛选、使用 RNA 测序和生化方法的全基因组转录组学。整合这些方法的结果将有助于我们了解所涉及的分子机制，并确定开发具有
通过 CRISPR 基因组编辑对水果和蔬菜作物进行基因改良，提高其对生物和非生物胁迫的抵抗力
环境变化和人口增长是农作物生产和整个粮食安全的主要问题。为了解决这个问题，研究人员一直致力于改良谷物和豆类，并在本世纪初取得了相当大的进展。然而，如果没有蔬菜和水果，谷物和豆类加在一起不足以满足人类生活的饮食和营养需求。生产优质的蔬菜和水果极具挑战性，因为它们易腐烂、保质期短，而且在收获前后会遇到非生物和生物压力。通过引入外来基因来生产转基因作物，可以生产出优质、延长保质期和抗逆性、改变开花和果实成熟的时间的转基因作物，这种方法非常成功。然而，一些生物安全问题，如转基因异交风险，限制了它们的生产、营销和消费。现代基因组编辑技术，如 CRISPR/Cas9 系统，在这种情况下提供了一个完美的解决方案，因为它可以生产无转基因的转基因植物。因此，这些基因编辑植物可以轻松满足农作物生产和消费的生物安全规范。本综述重点介绍了 CRISPR/Cas9 系统在成功产生非生物和生物胁迫抗性方面的潜力，从而提高了蔬菜和水果的质量、产量和整体生产力。
基因组编辑用于甜瓜育种的可能性
基因组编辑技术对于传统的诱变育种来说很有前景，因为这种方法直接修改了优良菌株的目标基因，所以需要很长时间才能通过回交去除不必要的突变并创建新的品系。特别是，这项技术对于因功能丧失而导致的性状更有优势。人们已经做出许多努力利用这项技术将有价值的特性引入作物，包括玉米、大豆和西红柿。美国和日本已经将几种基因组编辑作物商业化。甜瓜是世界范围内重要的蔬菜作物，在不同地区生产和使用。因此，人们进行了许多育种努力来改善其果实品质、抗病性和抗逆性。进行了数量性状基因座 (QTL) 分析，并鉴定了与重要性状相关的各种基因。最近，一些研究表明，CRISPR/Cas9 系统可以应用于甜瓜，因此可能将其用作一种育种技术。本综述重点关注抗病性和果实品质这两个与生产力相关的性状，介绍了遗传学的进展、通过基因组编辑进行甜瓜育种的实例、育种应用所需的改进以及基因组编辑在甜瓜育种中的可能性。
生物炭与植物生长促进菌假单胞菌 TSAU1 对植物生长、小麦养分吸收和土壤酶活性的联合影响
1. 简介 生物炭是一种由生物废弃物在低氧或无氧条件下通过热解制成的生物产品（Lehmann 等人，2011 年）。生物炭对土壤和植物健康有多种有利影响，如提高土壤有机质含量（Chan 等人，2007 年）、土壤酶活性（Ma 等人，2019a、2019b）、土壤阳离子交换和持水能力（Novak 等人，2009 年；Yu 等人，2013 年；Kul，2022 年）、微生物多样性（Egamberdieva 等人，2016 年；Egamberdieva 等人，2020a、2020b）和植物养分获取（Cao 等人，2017 年）。有许多关于生物炭施用对植物生长、土壤肥力、植物保护和植物抗逆性的积极影响的报道（Frenkel 等人，2017 年；Postma 和 Nijhuis，2019 年）。这种积极影响可以通过土壤物理质量的提高、土壤保水能力、养分利用率以及参与养分循环的微生物多样性来解释（Kolton 等人，2011 年；Egamberdieva 等人，2017 年；Khan 等人，2021 年）。一些报告显示更高的微生物活性
大麦育种在提高氮利用率方面的进展...
摘要：高氮利用效率（NUE）或耐低氮的作物育种被认为是减少氮肥过量使用造成的成本、碳足迹和其他环境问题的理想解决方案。作为谷物作物的模型植物，大麦具有许多优点，包括适应性好、生育期短、抗逆性强或耐逆性强。因此，提高大麦 NUE 的研究不仅有利于氮高效大麦育种，而且还将为其他谷物作物的 NUE 改良提供参考。本文总结了大麦对氮营养反应的理解、NUE 或耐低氮性的评估、与提高 NUE 相关的 QTL 定位和基因克隆以及氮高效大麦育种方面的最新进展。此外，还介绍了可用于揭示大麦 NUE 的分子机制或提高大麦 NUE 育种的几种生物技术工具，包括 GWAS、组学和基因编辑。本文还讨论了揭示提高其他作物氮利用效率的分子机制的最新研究思路，从而为提高大麦的氮利用效率提供了更好的理解，并为该领域的未来研究提供了一些方向。
![黑豆 [Vigna] 的遗传学、基因组学和育种...](/simg/6\63958e51a91c0fee5a7ca1caedab25f5a752827a.webp)
黑豆 [Vigna] 的遗传学、基因组学和育种...
黑豆 [ Vigna mungo (L.) Hepper] 是一种营养丰富的豆科作物，主要生长在南亚和东南亚，其中印度的种植面积最大，那里的黑豆作物受到多种生物和非生物胁迫的挑战，导致产量严重损失。改善遗传收益以提高农场产量是黑豆育种计划的主要目标。这可以通过开发对主要疾病（如绿豆黄花叶病、乌豆叶皱缩病毒、尾孢叶斑病、炭疽病、白粉病）和昆虫害虫（如白蝇、豇豆蚜虫、蓟马、茎蝇和豆象）具有抗性的品种来实现。除了提高农场产量外，结合市场偏好的性状还能确保采用优良品种。黑豆育种计划依赖于有限数量的亲本系，导致所开发品种的遗传基础狭窄。为了加速遗传增益，迫切需要纳入更多不同的遗传物质，以改善育种群体的适应性和抗逆性。本综述总结了黑豆的重要性、主要的生物和非生物胁迫、可用的遗传和基因组资源、潜在作物改良的主要性状、它们的遗传以及黑豆用于开发新品种的育种方法。
动物中甲烷剂的多样性
摘要：甲烷植物是包括人类在内的哺乳动物消化道的Anaerobe Microbiota的成员。但是，对消化道甲烷剂的来源，获取方式和动力学的研究仍然很少。在这项研究中，我们旨在扩大动物的谱系，这些动物可以通过探索动物中的甲烷植物来探索人类的甲烷植物来源。 我们使用了实时PCR，PCR序列和多脚踏序列，用于研究此处研究的9种不同哺乳动物物种收集的407种粪便标本中的甲烷剂。 虽然所有阴性对照均为阴性，但我们通过pCR序列的七种不同种类的甲烷素获得了，其中三种（甲烷抗菌病史密斯，甲烷抗逆性millerae和甲烷二胺腔luminyensis）已知是人类消化剂中存在的甲烷植物的一部分。 在24例猪中发现了史密斯史，包括猪的12/24（50％），狗的6/24（25％），猫的4/24（16.66％），绵羊和马的1/24（4.16％）。 基因分型这24个史密斯（Smithii）揭示了五种不同的基因型，所有基因型都在人类中已知。 我们的结果相当代表了人类所驯化的某些动物的消化道中存在的甲烷原群落，必须进行其他研究，以尝试在这里培养分子生物学检测到的甲烷植物，以更好地了解动物中甲烷元的动力学，并通过与这些动物或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶进行直接接触，并可能通过直接与人类的甲基生成性获得。在这项研究中，我们旨在扩大动物的谱系，这些动物可以通过探索动物中的甲烷植物来探索人类的甲烷植物来源。我们使用了实时PCR，PCR序列和多脚踏序列，用于研究此处研究的9种不同哺乳动物物种收集的407种粪便标本中的甲烷剂。虽然所有阴性对照均为阴性，但我们通过pCR序列的七种不同种类的甲烷素获得了，其中三种（甲烷抗菌病史密斯，甲烷抗逆性millerae和甲烷二胺腔luminyensis）已知是人类消化剂中存在的甲烷植物的一部分。史密斯史，包括猪的12/24（50％），狗的6/24（25％），猫的4/24（16.66％），绵羊和马的1/24（4.16％）。基因分型这24个史密斯（Smithii）揭示了五种不同的基因型，所有基因型都在人类中已知。我们的结果相当代表了人类所驯化的某些动物的消化道中存在的甲烷原群落，必须进行其他研究，以尝试在这里培养分子生物学检测到的甲烷植物，以更好地了解动物中甲烷元的动力学，并通过与这些动物或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶或牛奶进行直接接触，并可能通过直接与人类的甲基生成性获得。
基因编辑技术及其在豆科植物中的应用
豆科植物富含蛋白质和植物化学物质，数千年来一直是人类的健康饮食。鉴于豆科植物在人类营养和农业生产中的重要作用，研究人员付出了巨大努力来获得豆科植物的新遗传性状，如产量、抗逆性和营养品质。近年来，豆科植物基因组资源的显著增加为应用尖端育种技术（如转基因技术、基因组编辑和基因组选择）进行作物改良奠定了基础。除了基于 CRISPR/Cas9 的基因组编辑系统等不同的基因组编辑技术外，本综述文章还讨论了植物特异性基因编辑方法的最新进展，以及与改良具有重要农艺特性的豆科作物相关的问题和潜在益处。基因组编辑技术已在不同豆科植物中得到有效应用，包括苜蓿和莲花等模式豆科植物，以及大豆、豇豆和鹰嘴豆等作物。我们还讨论了豆科植物中使用的基因编辑方法以及模式豆科植物和顽固豆科植物农艺性状的改良。尽管基因组编辑可以为豆科植物的育种提供巨大的机会，但政府监管限制是一个主要问题。在此背景下，我们还讨论了欧盟和美利坚合众国基因组编辑策略监管框架的比较。基因编辑技术为豆科植物育种中重要农艺性状的改良开辟了新的可能性。
利用 CRISPR/Cas 基因组编辑技术改良马铃薯的最新进展与挑战
摘要 马铃薯 ( Solanum tuberosum L.) 在确保全球粮食和营养安全方面发挥着重要作用。生物和非生物胁迫都会对块茎产量产生负面影响，而酶促褐变和冷诱导甜化则会严重导致收获后品质损失。面对人口增长和气候变化的双重挑战，马铃薯改良对其可持续生产至关重要。然而，由于马铃薯具有多种特性，包括高杂合性、四体遗传、近交衰退和二倍体马铃薯的自交不亲和性，常规育种方法不足以在相对较短的时间内实现四倍体马铃薯品种的显著性状改良。CRISPR/Cas 介导的基因组编辑为开发具有高商业化潜力的新型马铃薯品种开辟了新的可能性。在这篇综述中，我们总结了优化基于 CRISPR/Cas 的马铃薯基因组编辑方法的最新进展，重点介绍了解决该物种具有挑战性的生物学问题的方法。我们还讨论了获得无转基因基因组编辑马铃薯品种的可行性，并探索了提高马铃薯抗逆性、营养价值、淀粉组成以及储存和加工特性的不同策略。总之，本综述深入了解了使用 CRISPR/Cas 技术进行马铃薯基因组编辑的最新进展、可能的瓶颈以及未来的研究方向。
基因组编辑可改善营养质量、...
农业生产依赖于维持人类生命的园艺作物，包括蔬菜、水果和观赏植物。随着人口的惊人增长以及随之而来的对更多食物的需求，增加产量以维持粮食安全已成为必要。传统育种已经补贴了改良品种的发展，但为了提高作物产量，需要获得新的育种技术。CRISPR-Cas9 系统是一种独特而强大的基因组操作工具，可以精确地改变 DNA。该技术基于细菌适应性免疫系统，使用内切酶在单个向导 RNA 的引导下在目标位点产生双链断裂 (DSB)。这些 DSB 可以通过细胞修复机制进行修复，该机制在切割位点安装小的插入和缺失 (indel)。与 ZFN、TALEN 和巨核酸酶等替代编辑工具相比，CRISPR-Cas9 编辑工具因其简单、易用和低脱靶效应而迅速获得快速发展。在许多园艺和工业作物中，CRISPR 技术已成功用于增强抗逆性、自生性、营养改善、风味和代谢产物。基于 CRISPR 的工具是最合适的工具，其预期目标是产生非转基因产量并避免监管障碍，从而将转基因作物推向市场。尽管编辑园艺、工业和观赏作物仍面临一些挑战，但这种新型核酸酶及其作物特异性应用使其成为作物改良的动态工具。