Anwar Aliya Fathima、Mary Sanitha、Leena Tripathi、Samwel Muiruri (2022) 木薯(Manihot esculenta)的食品和生物能源双重用途:综述。粮食和能源安全(已接受)Samwel K. Muiruri、Valentine O. Ntui、Leena Tripathi、Jaindra N. Tripathi (2021) 提高木薯(Manihot esculenta)耐旱性的机制和方法,当代植物生物学,28,100227,2214-6628。https://doi.org/10.1016/j.cpb.2021.100227。 Alice Lunardon、Samwel Muiruri Kariuki、Michael J. Axtell (2021) 番茄和本氏烟中瞬时引入的转基因中多顺反子人工微小 RNA 和反式 siRNA 的表达和加工。植物杂志,4,106,1087-1104。DOI:https://doi.org/10.1111/tpj.15221 Ogden, Aaron J.、Jishnu J. Bhatt、Heather M. Brewer、Jack Kintigh、Samwel M. Kariuki、Sairam Rudrabhatla、Joshua N. Adkins 和 Wayne R. Curtis 2020。“干旱和恢复期间的韧皮部渗出物蛋白谱揭示了番茄维管系统中的非生物应激反应”国际分子科学杂志 21,号。 12:4461。https://doi.org/10.3390/ijms21124461 Muiruri, KS、Britt, A.、Amugune, NO、Nguu, EK、Chan, S. 和 Tripathi, L. (2017)。在栽培三倍体和野生二倍体香蕉(芭蕉属)中表达着丝粒特异性组蛋白 3 (CENH3) 变体。植物科学前沿,8, 1034。DOI:10.3389/fpls.2017.01034 Muiruri, KS、Britt, A.、Amugune, NO、Nguu, E.、Chan, S. 和 Tripathi, L. (2017)。利用线粒体和核标记进行香蕉显性等位基因系统发育和组成亚基因组单倍型推断。基因组生物学与进化,9(10),2510-2521 10.1093/gbe/evx167 。Tripathi, JN、Ntui, VO、Ron, M.、Muiruri, S. K.、Britt, A. 和 Tripathi, L. (2019)。利用 CRISPR/Cas9 编辑香蕉属 B 基因组中的内源性香蕉条纹病毒,克服了香蕉育种中的一大难题。通讯生物学,2(1),46。https://doi.org/10.1038/s42003-019-0288-7
可持续的粮食生产系统在应对粮食安全和环境可持续性的全球挑战方面拥有巨大的希望。该研究主题围绕着包含速度育种技术,垂直水培和数据驱动的智能传感器应用的食品系统。速度育种技术可以快速生成新的植物品种,以所需的特征加速作物发展,例如耐药性,耐旱性,高营养价值和高生产率。这些技术通过先进的遗传学,人工照明和受控环境实现,可以在一年内生长和收获多代植物,超过典型的一到两代基于传统的基于田间的繁殖。通过使用分子标记来分析特定的农作物基因组,育种者可以识别和表征遗传变异。这些知识有助于选择理想的性状,例如害虫或抗病性和提高产量。标记辅助选择(MAS)和基因组选择(GS)是开创性的方法,可提高性状选择的效率和准确性。MAS在繁殖过程的早期就确定了理想的特征,而GS则可以预测植物在生长前的植物性能,并加速育种。这些技术具有显着改善的繁殖效率,可以在更短的时间内开发新品种和品种。11篇文章发表在该研究主题中,由不同学科的专家撰写。第一项研究是Choi等人的。Tetrault等人的提交。使用富含营养的水代替土壤的垂直水培法,可以使每单位土地,有效的资源利用和全年生产能够更高的收益率,而数据驱动的智能传感器可以优化生长条件并自动化营养递送和收获等过程。通过控制光周期和光质量来开发胡椒(辣椒辣椒)的速度育种方案。作者透露,辣椒植物中EPP和FR Light的综合影响会影响流动基因的表达,从而有价值地了解速度育种系统通过减少生成时间加快遗传研究的潜力。是一篇假设和理论文章,它定义了再循环水产养殖系统(RAS)与水培种植系统(HCS)的整合到具有共享水处理单元的单个系统中。
需要开发新的除草剂耐受性和抗病虫害作用模式,例如,敲除导致发病的宿主易感基因或设计引发广谱抗性的免疫受体。需要开发在恶劣气候条件下表现更好的种子。需要了解基因组调控和各种发育和时间尺度上的表型出现,包括短期昼夜节律反应、压力适应和记忆以及长期物候反应和适应。需要模拟基因组对产量的影响,以加速和预测基因组在进一步测试之前的潜在结果,从而实现基因组设计目标的快速进展。研究 - 需要可靠、自动、多功能和高通量的地上和地下表型分析技术,以实现基于表型的研究,该研究被定义为从细胞水平、器官水平、植物水平到种群水平的多个水平收集多维表型数据。表型组学需要以高通量的方式将农业创新与作物表型信息结合起来,将表型与潜在的 DNA 序列变异联系起来,目的是通过表型选择产生具有所需特性的作物。需要突破性的技术和方法来将高通量表型分析确定的地上和地下特性联系起来,包括微生物组成员的存在和活性。研究 - 需要一个完全索引的全球种质收集系统,包括现代作物物种的野生亲属,以支持未来的作物开发和 GxExM 分析。该系统应完全基因分型,并包括 DivSeek 和 CGIAR 等全球合作伙伴以及公私伙伴关系,例如玉米种质改良 (GEM) 项目。还需要一些工具,使野生植物能够快速驯化为新作物,以满足特定需求,例如营养成分、耐旱性和耐热性。研究 - 评估、开发和优化土壤和植物微生物组以及作物遗传学,以提高作物的活力、恢复力、产量、养分和水分利用效率以及土壤健康和碳封存。识别可能作为接种剂的促进磷吸收和/或氮固定的天然真菌或细菌。研究管理系统的影响以及遗传环境对作物-土壤微生物组相互作用的影响。支持和扩展国家微生物组计划等项目,目标是全面了解植物、动物和土壤微生物组,以产生与土壤健康和生产力、食品安全和保障、动物健康、人类健康、气候变化等相关的积极成果。监管 - 对于基因编辑等新创新,全球监管格局尚不明朗;尽管使用基因编辑开发的许多新产品不包含来自植物基因库之外的 DNA,但基因组编辑产品仍可能受到过时、歧视性和高度繁重的监管框架的监管,这些框架以前用于转基因农业生物技术产品。这可能会给这个新兴行业带来巨大的进入壁垒,可能将这种改变游戏规则的技术的使用限制在少数几家公司,并且只用于大规模作物和应用。美国农业部应与其他联邦机构和贸易伙伴合作,帮助确保建立强有力的、以科学为基础的监管框架和协调的国际政策,支持这些产品从开发到商业化。想方设法确保被标记为转基因生物 (GMO) 的新特性不会因为国际国家不批准而在美国被推迟采用。国际批准的长期拖延和风险正在抑制对新特性和新基因编辑技术的投资。考虑建立所有转基因生物的国家登记处