摘要 在两个农业季节中,进行了一项田间试验,以量化本地细菌接种剂对不同氮 (N) 施肥量下小麦作物生长、产量和品质的影响。小麦在实验技术转移中心 (CETT-910) 的田间条件下播种,该中心是来自墨西哥索诺拉州亚基谷的代表性小麦作物区。试验采用不同剂量的氮 (0、130 和 250 kg N ha −1 ) 和细菌联合体 (BC) (枯草芽孢杆菌 TSO9、B. cabrialesii subsp. tritici TSO2 T 、枯草芽孢杆菌 TSO22、B. paralicheniformis TRQ65 和 Priestia megaterium TRQ8) 进行。结果表明,农业季节影响叶绿素含量、穗大小、每穗粒数、蛋白质含量和全麦粉黄度。在施用 130 和 250 kg N ha −1(常规氮肥剂量)的处理中,叶绿素和归一化植被指数 (NDVI) 值最高,冠层温度值较低。氮肥剂量影响小麦黄色浆果、蛋白质含量、十二烷基硫酸钠 (SDS) 沉降量和全麦粉黄度等品质参数。此外,在 130 kg N ha −1 的施用量下,施用本地细菌联合体可使穗长和每穗粒数增加,从而提高产量(与未接种处理相比,每公顷增产 1.0 吨),且不影响谷物品质。总之,使用这种细菌联合体有可能显著促进小麦生长、产量和品质,同时减少氮肥施用,从而为提高小麦产量提供一种有前途的农业生物技术替代方案。
作物遗传多样性和种群结构评估对于标记性状关联、标记辅助育种和作物种质保护至关重要。我们分析了一组 285 个硬粒小麦种质,其中包括 215 个埃塞俄比亚硬粒小麦地方品种、10 个已发布的硬粒小麦品种、10 个来自埃塞俄比亚的先进硬粒小麦品系和 50 个来自 CIMMYT 的硬粒小麦品系。我们分别基于 11,919 个已知物理位置的 SNP 标记,调查了整个小组以及 215 个地方品种的遗传多样性和种群结构。整个小组聚类为两个种群,一方面主要代表地方品种,另一方面主要代表已发布的、先进和 CIMMYT 品系。对地方品种的进一步种群结构分析发现了 4 个亚群,强调了埃塞俄比亚硬粒小麦地方品种中高度的遗传多样性。基于两组群体结构的 AMOVA 分析表明,群体间和群体内均存在显著 (P < 0.001) 的变异。两组群体内的总变异 (81%、76%) 高于群体间的总变异 (19%、24%)。基于群体结构分析的全组和埃塞俄比亚地方品种的遗传分化 (FST) 和基因流 (Nm) 分别为 0.19 和 0.24、1.04 和 0.81,表明遗传分化程度高,基因流有限。多样性指数证实,地方品种组 (I = 0.7、He = 0.46、uHe = 0.46) 比高级品系 (I = 0.6、He = 0.42、uHe = 0.42) 更具多样性。同样,也观察到地方品种群内的差异。总之,我们发现埃塞俄比亚硬粒小麦地方品种具有很高的遗传多样性,这可能是国家和国际小麦改良计划的目标,以利用其宝贵的特性来对抗生物和非生物胁迫。
小麦及其衍生食品分布广泛,是全球主要食物来源之一。在过去几十年中,与小麦有关的疾病发病率已成为人类面临的全球性问题,这可能与小麦衍生食品的传播有关。已确定结构和代谢蛋白,如 α-淀粉酶/胰蛋白酶抑制剂 (ATI),与小麦过敏(面包师哮喘)和非腹腔性小麦敏感症 (NCWS) 的发病有关。ATI 是一组外源性蛋白酶抑制剂,由分散在硬粒小麦和面包小麦的几条染色体上的多基因家族编码。WTAI-CM3 和 WTAI-CM16 亚基被认为是与面包师哮喘和可能的 NCWS 发病有关的主要蛋白质。使用 CRISPR-Cas9 多路复用策略编辑意大利硬粒小麦品种 Svevo 的谷粒中的 ATI 亚基 WTAI-CM3 和 WTAI-CM16,目的是生产出具有减少不良反应中潜在过敏原数量的小麦品系。使用无标记基因方法,即在不使用选择剂的情况下再生植物,直接从 T 0 代获得没有 CRISPR 载体的纯合突变植物。与传统育种计划相比,这项研究证明了 CRISPR 技术能够在更短的时间内敲除免疫原性蛋白质。在分子(测序和基因表达研究)或生化(免疫学测试)水平上确认了对两个目标基因的编辑。值得注意的是,作为一种多效性效应,编辑品系中的 ATI 0.28 假基因被激活。