全球气候变化,包括干旱、极端气温以及盐碱化和重金属污染等不利的土壤条件,对作物的产量和品质产生了深远影响,对全球粮食安全构成了重大威胁( Waadt 等,2022 年)。为了更好地适应各种非生物胁迫,谷物作物的细胞过程和整个植物生理发生了一些根本性变化( Zhang 等,2022 年)。这些适应性反应对于增强作物抗性至关重要,对作物改良具有极其重要的意义( Gong 等,2020 年)。优良种质的鉴定、潜在机制的发现和重要抗性基因的利用对于抗非生物胁迫作物育种至关重要。高通量表型评估、全基因组关联研究、多组学分析和基因编辑等先进技术不仅加深了我们对作物应对非生物胁迫的分子机制的理解,而且加速了培育具有增强的非生物胁迫抗性的作物(Gao,2021)。尽管通过应用这些先进技术,在模式植物和非模式植物中已经报道了参与植物应对非生物胁迫的多种策略和重要基因,从而增进了我们对主要作物抗非生物胁迫机制的理解,但仍存在知识上的空白。我们设立了“作物抗非生物胁迫育种进展”研究课题,目的是弥补这些空白。本研究课题包括以下主题:(a)非生物胁迫抗性评估和优良种质资源的利用; (b) 通过遗传或基因组学方法鉴定赋予抗非生物胁迫性的基因,例如 BSA-seq、QTL 定位、GWAS 和关键基因家族的全基因组表征;(c) 利用多组学研究作物非生物胁迫的生理和分子机制
非小细胞肺癌 (NSCLC) 仍然是全球癌症死亡的主要原因。以铂为基础的化疗是标准治疗方法,但具有毒性和耐药性等局限性。金、钌和其他金属的金属配合物已成为有前途的替代品。本综述对 NSCLC 的金属药物进行了全面分析。文献计量分析表明,人们对阐明机制、开发靶向疗法和协同组合的兴趣日益浓厚。金属药物的分类突出了铂、金和钌化合物以及新兴金属。多种机制包括 DNA 损伤、氧化还原调节和免疫调节。临床前研究证明了体外和体内的细胞毒性和抗肿瘤作用,提供了概念验证。临床试验表明铂类有实用性,但耐药性仍然存在问题。非铂金属药物表现出良好的安全性,但迄今为止单一药物的疗效适中。纳米粒子等药物输送方法显示出提高治疗指数的潜力。未来的方向包括优化金属基复合物、阐明耐药机制、开发生物标志物和联合疗法,以充分实现金属药物对非小细胞肺癌治疗的前景。
非生物胁迫是农业生产的主要限制因素,对农业生产构成严重威胁。传统育种在上个世纪显著提高了作物的生产力,但由于非生物胁迫的多基因特性,传统育种已达到其最大能力。或者,生物技术方法可以提供新的机会来生产能够适应快速变化的环境并在严重的环境胁迫条件下仍能获得高产的作物。在过去的几十年里,许多与胁迫相关的基因已被鉴定和操纵以产生抗胁迫植物,这可能导致世界上大多数国家的粮食产量进一步增加。本综述重点介绍了使用转基因技术和基因编辑技术提高植物非生物胁迫耐受性的最新进展,并强调了在人口不断增加但可用于粮食生产的土地和水资源不断减少以及气候变化迅速对农业不利的世界中,使用基因工程来确保粮食和纤维供应的潜力。
摘要:鹰嘴豆是世界上最重要的豆类作物之一,是极好的蛋白质来源。它在雨养条件下生长,平均产量为 1 吨/公顷,远低于最佳条件下 6 吨/公顷的潜力。高温、低温、干旱和盐度的综合影响会影响物种的生产力。在这方面,回顾了几种赋予对非生物胁迫耐受性的生理、生化和分子机制。近 100,000 个鹰嘴豆种质的大量收集是育种计划的基础,通过常规育种,如种质引进、基因/等位基因渗入和诱变,已经取得了重要进展。同时,分子生物学和高通量测序的进展使得能够开发出针对鹰嘴豆属的特定分子标记,从而促进产量成分和非生物耐受性的标记辅助选择。此外,转录组学、蛋白质组学和代谢组学已使我们能够识别与鹰嘴豆对非生物胁迫的耐受性相关的特定基因、蛋白质和代谢物。此外,在转基因植物和使用基因编辑获得耐旱鹰嘴豆的研究中也取得了一些有希望的结果。最后,我们提出了一些未来的研究方向,这些研究方向可能有助于在气候变化的情况下获得对非生物胁迫具有耐受性的鹰嘴豆基因型。
高通量基因筛选是一种强大的方法,可用于在全基因组范围内研究基因功能并识别对某些压力负责的基因。在这里,我们开发了一种 piggyBac 策略,可将汇集的 sgRNA 文库稳定地递送到细胞系中。我们使用这种策略在家蚕细胞中进行基于全基因组成簇的规律间隔短回文重复技术 (CRISPR)-Cas9 的筛选。我们首先构建了一个包含 94,000 个 sgRNA 的单向导 RNA (sgRNA) 文库,该文库靶向 16,571 个蛋白质编码基因。然后,我们使用 piggyBac 转座子在 BmE 细胞中生成敲除集合。我们确定了 1006 个在正常生长条件下对细胞生存至关重要的基因。在已确定的基因中,82.4%(829 个基因)与七种动物物种中的必需基因同源。我们还确定了 838 个基因,它们的缺失促进了细胞生长。接下来,我们分别使用温度和杆状病毒对生物或非生物胁迫进行了针对特定环境的阳性筛选,从每个筛选中确定了几个关键基因和途径。总之,我们的结果为家蚕基因组的功能注释和解释导致各种条件的关键基因提供了一个新颖而通用的平台。这项研究还展示了在非模式生物中进行全基因组 CRISPR 筛选的有效性、实用性和便利性。