。CC-BY 4.0 国际许可证永久有效。它是在预印本(未经同行评审认证)下提供的,作者/资助者已授予 bioRxiv 许可,可以在该版本中显示预印本。版权持有者于 2022 年 11 月 10 日发布了此版本。;https://doi.org/10.1101/2022.09.16.508052 doi:bioRxiv 预印本
摘要:xa13是一个隐性多效基因,对水稻抗病性起正向调控作用,对水稻育性起负向调控作用,严重制约了其在水稻育性中的应用。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术删除Xa13基因启动子部分序列,包括病原菌诱导表达元件,使编辑后的启动子区水稻失去病原菌诱导基因表达能力,但不影响叶片和花药中背景基因的表达,从而获得抗病性和正常产量。研究还筛选出一株删除目的序列、分离T 1 代(无转基因株系)外源转基因片段的抗病、育性正常植株家系,并对T 2 代水稻的重要农艺性状进行了研究。结果表明,添加/不添加外源DNA的T 2 代水稻在抽穗期、株高、单株穗数、穗长和田间结实率等方面与野生型均无统计学差异。成功转化2个重要常规水稻品种空育131(KY131,耿/粳稻)和黄华占(HHZ,鲜/籼稻),并获得抗病、丰产材料,是目前我国2个经过改良后可直接用于生产的重要常规水稻品种。转基因水稻(KY-PD和HHZ-PD)叶片中Xa13基因在病原菌侵染后没有被诱导表达,表明此方法可普遍有效应用,有利于推动xa13这一隐性抗病多效基因在水稻抗白叶枯病方面的实际应用。通过编辑基因非编码区调控基因表达的研究,为今后开展分子设计育种提供了新思路。
"The history of Biotech began in 2015, when we started talking about new technologies for agriculture, followed in 2016 by a shelving of the Parliament for this project, which started in 2018 and will end at the end of this year. Biodiversity is important, especially for those who work in biotechnology. Biodiversity is important and there are many useful forms, but it is not enough. In the past, biodiversity has been exploited, which gives rise to important mutations, such as the example of the nectarine, without hairs. Sometimes, however, nature is not enough to achieve the objectives we seek, such as resistance to parasites, capable of overcoming the limit of natural biodiversity for example against powdery mildew. A more resistant mutation for durum wheat, in which a gene from the soft variety was implanted, to have a greater yield and resistance. So specific mutations make the difference. This is where Biotech comes into play, latest-generation biotechnologies capable of generating mutations in specific points of the genome or of transferring genes between plants, applying genome editing and cisgenesis.基因组编辑是对特定碱基进行高精度突变,从而改变目标物种的基因。没有“外部”基因,而是编辑已经存在的基因。这意味着事后没有人能够证实生物多样性方面的差异。
随着成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关蛋白 (Cas) 介导的基因组编辑的出现,近年来作物改良取得了重大进展。在这种基因组编辑工具中,CRISPR 相关 Cas 核酸酶通过其首选的原间隔区相邻基序 (PAM) 限制在其 DNA 靶标上。已经开发了许多 CRISPR-Cas 变体,例如 CRISPR-Cas9、-Cas12a 和 -Cas12b,具有不同的 PAM 要求。在这篇小型评论中,我们简要介绍了用于作物改良的基于 CRISPR 的基因组编辑工具的组成部分。此外,我们力图突出介绍 CRISPR 技术的最新发展和突破,重点比较主要变体(CRISPR-Cas9、-Cas12a 和 -Cas12b)与新开发的 CRISPR-SpRY(几乎无 PAM 基因组编辑能力)。此外,我们简要介绍了 CRISPR 技术在改良栽培草类生物和非生物胁迫耐受性以及提高品质和产量方面的应用。
摘要 关键信息 我们建立了一种基于核糖核蛋白的CRISPR/Cas9无DNA基因组编辑方法在栽培番茄中应用,并获得了高突变率的转染原生质体再生突变植株。 摘要 近年来,基因组编辑作为一种研究和育种方法的应用为许多作物的性状改良提供了许多可能性。在栽培番茄(Solanum lycopersicum)中,迄今为止只建立了携带CRISPR/Cas9试剂的稳定的农杆菌介导转化方法。转染原生质体芽再生是基于核糖核蛋白的CRISPR/Cas9无DNA基因组编辑方法在栽培番茄中应用的主要瓶颈。在本研究中,我们报道了利用CRISPR/Cas9技术实现栽培番茄的无转基因育种方法,包括优化原生质体分离和克服转染原生质体芽再生障碍。结果表明,含0.1 mg/L IAA和0.75 mg/L玉米素的芽再生培养基为最佳激素组合,再生率可达21.3%。原生质体分离转染4个月后,成功获得高突变率的再生植株。获得的110株再生M 0 植株中,有35株(31.8%)同时发生SP和SP5G基因突变,SP或SP5G基因中至少一个等位基因的编辑效率高达60%。
不断监视葡萄文化管理实践的长期影响并评估改善葡萄园业务环境足迹的机会。这与葡萄酒行业特别相关,因为种植者面临着由于气候变化,劳动力短缺和生产成本升级而造成的破坏性挑战。近年来,非侵入性数字技术的开发和测试已经进行了大量发展,其中一些技术已经证明了葡萄酒葡萄的种植,管理和收获的方式有所改善,以在环境和经济上可持续的方式生产优质的葡萄酒。在本文中,我们描述了许多传感技术,包括光谱,多光谱和高光谱成像,叶绿素荧光,热力计,电阻率,电阻率,激光成像检测和范围,以及计算机视觉以及平台以及通常安装或嵌入或嵌入到近端或远程监视的地方。人工智能,因为它可以作为将数据转换为葡萄种植者用于做出明智决定的不同信息的一种手段。使用这些技术的一个主要目标是为葡萄种植者和葡萄酒生产商获取并提供信息,作为通过更知名的决策过程改善土地和葡萄藤管理的基础。还描述了这些技术运作方式背后的原则。尽管这些技术具有巨大的种植者潜力,但它们的采用和使用将取决于用户友好的软件和设备,以及在范围内的可观成本。讨论了这些技术和葡萄园中的人工智能的当前和未来应用,讨论了有关土壤特性和地形,营养生长,树冠建筑,营养和水状态,害虫和疾病,作物预测,产量,果实组成,葡萄园采样,目标采样,目标管理和选择性收获。
不断监视葡萄文化管理实践的长期影响并评估改善葡萄园业务环境足迹的机会。这与葡萄酒行业特别相关,因为种植者面临着由于气候变化,劳动力短缺和生产成本升级而造成的破坏性挑战。近年来,非侵入性数字技术的开发和测试已经进行了大量发展,其中一些技术已经证明了葡萄酒葡萄的种植,管理和收获的方式有所改善,以在环境和经济上可持续的方式生产优质的葡萄酒。在本文中,我们描述了许多传感技术,包括光谱,多光谱和高光谱成像,叶绿素荧光,热力计,电阻率,电阻率,激光成像检测和范围,以及计算机视觉以及平台以及通常安装或嵌入或嵌入到近端或远程监视的地方。人工智能,因为它可以作为将数据转换为葡萄种植者用于做出明智决定的不同信息的一种手段。使用这些技术的一个主要目标是为葡萄种植者和葡萄酒生产商获取并提供信息,作为通过更知名的决策过程改善土地和葡萄藤管理的基础。还描述了这些技术运作方式背后的原则。尽管这些技术具有巨大的种植者潜力,但它们的采用和使用将取决于用户友好的软件和设备,以及在范围内的可观成本。讨论了这些技术和葡萄园中的人工智能的当前和未来应用,讨论了有关土壤特性和地形,营养生长,树冠建筑,营养和水状态,害虫和疾病,作物预测,产量,果实组成,葡萄园采样,目标采样,目标管理和选择性收获。
国防研究与发展组织下属实验室国防生物能源研究所 (DIBER) 早在 1980 年代就开始研究无土栽培,并成功制定了各种作物水培种植的标准化和定制化技术。这种定制的水培技术可确保全年种植蔬菜并获得更高的产量。与传统农业相比,该系统可节约高达 50% 的水,并且绝对不使用杀虫剂和除草剂,从而确保无残留毒性。此外,多种作物,如菠菜、香菜、西红柿、黄瓜、茄子、欧芹、小白菜、西兰花、草莓、苦瓜、丝瓜等,都可以在单一营养液中种植。整个系统成本低、维护成本低且环境友好。从奥利到南极洲,各种蔬菜以及草莓和草都已在水培系统中成功种植。该研究所还开发了适合多种蔬菜的营养成分。本文详细研究了水培技术以及国防生物能源研究所 (DIBER) 所做的努力,包括该技术的标准化。预计通过该研究所的研究站(如 Haldwani(山脚)、Pithoragarh(海拔 5000 英尺)、Auli(海拔 9000 英尺))在不同海拔高度使用单一营养液成功种植各种作物的经验将有助于在土地和水资源减少的情况下定制该技术。关键词:水培、国防生物能源研究所 (DIBER)、节水技术
观赏植物市场具有全球经济意义,其中欧洲是主要参与者,2017 年荷兰的营业额达到 47 亿欧元(FloraHolland,2018 年)。人们不断寻求具有新特性和改良特性的栽培品种,例如花瓣/叶子颜色、增强的香味、改良的植物结构、生物/非生物胁迫和延长的采后寿命,例如对植物激素乙烯的耐受性(Azadi 等人,2016 年)。虽然通过常规和突变育种可以实现新特性的转移,但它也受到限制。例如,杂交障碍阻止了远亲物种特性的自然渗入(Kuligowska 等人,2016 年;Shibata,2008 年;Teixeira da Silva 等人,2011 年)。通过引导突变的基因工程已经获得了一种解决此问题的方法,这与观赏植物基因组测序计划的发展相协同(由 Azadi 等人,2016 年审查)。
商业化蔬菜生产是路易斯安那州农业经济的重要组成部分。1990 年,22,000 英亩的商业化蔬菜生产为农场带来了 3910 万美元的总收入。加上收获后 1950 万美元的附加值,该州的总净收入达到 58,600,000 美元。我们州的土壤和气候非常适合生产多种蔬菜作物。与西部蔬菜种植者相比,路易斯安那州的农民拥有许多优势,例如,我们有充足的灌溉水源,而且我们靠近东部和中西部的主要市场。随着商业化蔬菜种植的竞争越来越激烈,使用最有效的栽培方法变得必不可少。除了许多规模较小、长期从事蔬菜种植的路易斯安那州农民外,近年来,规模更大、机械化程度更高的蔬菜种植也开始兴起。在某些情况下,农民正在从种植农作物转向商业化蔬菜生产。适用于农作物的种植、施肥和耕作领域的耕作实践对于高价值蔬菜作物来说不够精确。采用精准耕作实践可以帮助所有路易斯安那州的蔬菜种植者提高竞争力,本公告中推荐的实践构成了精准耕作系统,包括:苗床修整、精准播种、使用锥形导轮进行精准耕作和施肥(种植前和侧施肥),以及