营养压力导致全球 20 多亿人口营养不良。要么是我们商业化种植的谷物、豆类和油籽作物缺乏必需营养素,要么是这些作物生长的土壤中矿物质含量越来越少。不幸的是,我们的主要粮食作物缺乏正常人体生长所需的微量营养素。为了克服营养不足的问题,应更加重视鉴定与必需营养素有关的基因/数量性状位点 (QTL),并通过标记辅助育种将其成功部署到优良育种品系中。本文介绍了主要粮食作物中蛋白质含量、维生素、常量营养素、微量营养素、矿物质、油含量和必需氨基酸的已鉴定 QTL 的信息。这些 QTL 可用于开发营养丰富的作物品种。基因组编辑技术可以快速精确地修改基因组,并直接丰富优良品种的营养状况,在应对营养不良的挑战方面具有光明的未来。
摘要:水稻(Oryza sativa)是全球主要作物,为亚洲国家等人口提供了食物,但水稻却不断受到各种疾病的威胁,危及全球粮食安全。准确了解抗病机制对于开发抗病水稻品种至关重要。传统的遗传图谱方法,如QTL图谱,为了解疾病的遗传基础提供了宝贵的见解。然而,水稻疾病的复杂性要求采取整体方法才能准确了解它。组学技术,包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学,能够全面分析生物分子,揭示水稻植株内复杂的分子相互作用。使用多组学数据的各种图谱技术的整合彻底改变了我们对水稻抗病性的认识。通过将遗传图谱与高通量组学数据集叠加,研究人员可以精确定位与抗病性相关的特定基因、蛋白质或代谢物。这种整合提高了与疾病相关的生物标志物的精确度,让我们更好地了解它们在抗病中的功能作用。通过这种整合来改善水稻抗病育种代表着农业科学的重大进步,因为更好地了解抗病结构背后的分子复杂性和相互作用可以更精确、更有效地开发抗病和高产的水稻品种。在这篇评论中,我们探讨了绘图和组学数据的整合如何对提高水稻抗病性的育种产生变革性影响。
Kang Byung -Cheol(首尔国立大学),Kang Sung -Taek(Dankook University),Kim Sung -Gil -Gil(Chonnam国立大学),Kim in -Sik(国家森林森林生活资源研究部) Lee Kang -Seop(国家农业研究所),Lee Woo -Moon(国家园艺科学学院园艺作物部)编辑-in -in -in -in -in -hyun(konkuk大学)PBB编辑-In -chief公园-Ju(Wonkwang University)GAM SA -HWAN(国家食品科学研究所),金·金(Kim Jin -Baek),韩国原子能研究所秘书 - 韩国能源研究所 - lee jung -divang -divang -dive>Kang Byung -Cheol(首尔国立大学),Kang Sung -Taek(Dankook University),Kim Sung -Gil -Gil(Chonnam国立大学),Kim in -Sik(国家森林森林生活资源研究部) Lee Kang -Seop(国家农业研究所),Lee Woo -Moon(国家园艺科学学院园艺作物部)编辑-in -in -in -in -in -hyun(konkuk大学)PBB编辑-In -chief公园-Ju(Wonkwang University)GAM SA -HWAN(国家食品科学研究所),金·金(Kim Jin -Baek),韩国原子能研究所秘书 - 韩国能源研究所 - lee jung -divang -divang -dive>
菊花 (Dendranthema grandiflora Tzvelve syn. Chrysanthemum morifolium Ramat.) 是世界上最重要的开花作物之一。花卉因其多样的颜色、形态、大小、形状和用途而备受推崇。开发具有新特征的菊花品种,以适应其不同的花色、形状、大小、开花时间、采后品质对生物和非生物胁迫的耐受性。近年来,研究人员使用各种常规和非常规育种技术来了解形态和分子水平上的分类研究、相关性和关联,包括转基因技术、基因组编辑和标记辅助选择 (MAS) 与野生近缘种,以将各种观赏性状从野生型引入栽培品种。此外,高通量技术,特别是基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和微生物组学(统称为组学平台)的最新进展导致了大量数据的收集。通过生物技术方法实现的主要特性包括开发新的花色、改变花和植物形态、抗虫害和抗病性以及增强收获后属性。本综述总结了传统和现代分子育种方法以及新兴技术在花卉栽培方面取得的最新成就。
D Shashibhushan 和 Ashish Reddy Muchanthula 摘要 植物育种是一门改变植物性状以产生所需特性的科学。为了改善与作物各种性状相关的农艺性状,已经使用了几种常规和分子方法,包括遗传选择、基于全基因组序列的方法、物理图谱和功能基因组工具。然而,使用可编程核酸酶和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白的基因组编辑技术的最新进展为新的植物育种时代打开了大门。因此,为了提高作物育种的效率,世界各地的研究人员正在使用新策略,例如快速育种、基因组编辑工具和高通量表型分析。在这篇综述中,我们总结了作物育种几个方面的最新发现,以描述植物育种实践从传统到现代快速育种的演变。 关键词:脱氧核糖核酸 (DNA)、核糖核酸 (RNA) CRISPR、基因沉默、基因组编辑、反向育种 简介 农业始于大约 10,000 年前。从那时起,人类在不知不觉中就选择植物来满足自己的需求。首先,只有自然界提供的性能最好的植物才会被选择和保留。自发出现的有用特性通过人类选择培育成某些作物,通常是违背自然选择的;因此,在没有任何科学方法的情况下进行植物育种。当时孟德尔遗传定律的知识还不为人所知。19 世纪末,孟德尔定律被发现,这加速了植物改良。1953 年,沃森和克里克提出了 DNA 双螺旋模型,大大增加了人们对遗传物质的理解。这是植物育种的一个重大转折,因为针对 DNA 的植物改良开始曝光,第一个是 20 世纪 60 年代的突变育种,后来是 20 世纪 80 年代的转基因技术。从那时起,遗传学科学从不同的 DNA 分析方法到标记辅助选择,突飞猛进。虽然已经发现了许多不同的技术,但它们仍然是独一无二的,每种技术都适用于特定情况。多种技术的出现为植物育种者提供了培育新品种所需的“工具”。为什么这是一个永无止境的过程?“植物育种是一个连续的过程”。这句话自古以来就没有过时。为了满足消费者的需求,植物育种在粮食安全和食品安全中发挥着重要作用。然而,由于人口的急剧增长,植物育种在全球范围内面临着食品质量和数量的问题。在这个快节奏的时代,消费者更喜欢即食食品,而营养质量却有所下降。此外,气候变化导致的天气条件变化正在导致高温和干旱胁迫;因此,世界各地的农民都面临着严重的产量损失。预计到 2050 年,世界人口将达到 100 亿。考虑到这一点,必须在有限的土地上利用有限的资源培育新品种。古老的植物育种实践虽然没有失去其重要性,但仅靠这些还不足以满足当前的粮食需求状况 (Raza et al ., 2019) [21] 。此外,植物育种也面临着自身的挑战。它的作用是创造新的等位基因组合,固定所需的等位基因并控制基因流动。考虑到上述标准,植物育种应该是一个永恒的关注和进步的主题。植物育种,从传统方法到如今与现代生物技术工具的结合,在过去几年中发展迅速。随着时间的推移,人们在为不同目的培育植物方面取得了许多进步。每一项进步,
水稻是世界上种植最广泛、最重要的主粮作物之一。随着世界人口的增加,水稻产量增长速度放缓,导致产量无法满足日益增长的人类消费者的需求。据预测,到 2050 年世界人口预计将达到 97 亿,全球粮食产量可能需要增长 70% 以上才能满足世界粮食需求 [1]。除了气候变化之外,干旱、高温等频繁发生的灾害也威胁着水稻的产量和品质;为了解决这些问题,必须采用快速有效的遗传改良策略。近年来,水稻基因组学的进展对于水稻遗传改良技术和方法的进步至关重要。基因组学包括结构基因组学、功能基因组学、表观遗传学和比较基因组学 [2,3]。利用基因组信息可以帮助育种者精确定位关键基因模块,分析基本性状的潜在机制,并为遗传改良提供指导 [4,5]。上个世纪,水稻基因组学研究取得了长足进步。1998 年,水稻基因组研究计划进入基因组测序的新阶段,为揭示水稻物种完整基因组序列信息提供了绝佳机会[6]。近年来,“(3K 水稻) 水稻基因组计划”在揭示全球所有水稻种质资源的基因组多样性方面取得了重要进展[7]。基因组学辅助育种的发展加深了我们对水稻遗传背景下关键性状和数量性状位点 (QTL) 的传递和渗透的理解。这一进展为加强水稻育种过程提供了重要帮助[8]。此外,随着基因组知识和技术的不断进步,水稻杂种优势遗传及其分子基础研究取得了重大进展。然而,了解其潜在机制
传统上,电离辐射(例如X射线、伽马射线、β粒子以及快中子和热中子)被用于诱发这些作物的突变。然而,电子束、质子束和重离子束等新能源正日益为突变育种增添新的视角。虽然单独诱发突变或与常规育种相结合有可能产生变异,但基因组资源的可用性深刻影响着加速遗传作物改良的步伐。下一代测序 (NGS) 技术的出现导致了广泛分子资源的开发,包括转录组序列数据、遗传和物理图谱以及分子标记,使性状定位和标记辅助育种更快、更可靠。为了快速跟踪豆类作物改良,必须使用辐射来扩大变异并同时开发详尽的基因组资源。
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本评论论文通过研究该领域的进步和挑战来深入研究植物育种的未来。引言概述了植物育种的历史演变,并强调了它在应对当代全球挑战(例如粮食安全和气候变化)方面的相关性。随后的一节探讨了从常规到分子繁殖技术的过渡,展示了标记辅助选择,基因组选择和基因编辑方面的最新进步。此外,评论阐明了育种应激和适应性作物的意义,以应对气候变化和其他环境压力源的影响。详细讨论了植物育种中的OMICS技术(包括基因组学,转录组学和蛋白质组学)的整合,以强调它们在加速育种进展中的作用。最后,本文解决了与植物育种的未来相关的挑战和道德考虑,包括采用转基因生物以及需要强大的监管框架。总的来说,这篇评论阐明了植物育种领域中有希望的前景和潜在的陷阱,强调了可持续和道德实践的重要性。关键词:植物育种;进步;分子育种;压力耐受性。1。引言植物育种是改变植物遗传学以发展新品种的遗传学的艺术和科学,其历史可追溯到数千年。随着19世纪现代科学的出现,植物育种取得了重大飞跃。选择和传播理想的植物特征的过程始于早期的农业文明,例如古埃及人和中国人,他们将小麦和大米等农作物驯化[1]。随着时间的流逝,这种选择性的繁殖导致了更具富有成效和弹性的植物品种的发展,这标志着植物育种进化的初始阶段。格雷戈尔·门德尔(Gregor Mendel)的工作通常被视为遗传学之父,奠定了理解遗传原理的基础。Mendel对豌豆植物的实验证明了特定特征的遗传以及主导和隐性等位基因的概念。随着对遗传学的理解,20世纪初期,正式的植物育种计划的兴起。像尼古拉·瓦维洛夫(Nikolai Vavilov)和路德·伯班克(Luther Burbank)这样的先驱为该领域做出了重大贡献。Vavilov对世界各地植物多样性的广泛探索导致建立了基因库,并将作物野生亲戚作为繁殖的宝贵遗传资源[2]。伯班克是一位杰出的园艺家,他
黄粉虫 ( Tenebrio molitor ) 在暴露于紫外线 B (UVB) 辐射时会从头合成维生素 D3。尽管维生素 D 在脊椎动物的代谢和免疫过程中的作用众所周知,但它在昆虫生理学中的意义尚不明确。200 只黄粉虫分别接受 UVB 暴露或未接受 UVB 暴露(对照)两周,然后接受昆虫病原真菌 ( Beauveria bassiana ) 处理,以评估维生素 D 作为免疫刺激剂的潜力。在真菌攻击之前 (D0) 和 7 天 (D7) 和 14 天 (D14) 后测定存活率和体重。此外,在这些天中采集子样本进行差异基因表达分析。暴露于 UVB 不会影响存活率,但对照组的黄粉虫在 D0 时的平均体重高 1%,在 D14 时的平均体重高 16%。第 0 天的转录组分析显示 Toll 通路显著过表达,Toll 通路是介导昆虫细菌、真菌和病毒免疫的关键信号通路。此外,在 D0 时,UVB 暴露组的抗菌肽 (AMP) 基因(包括 Tenecin 4 、Coleoptericin B 、Attacin C 和 Defensin-like)表达高于对照组,但在 D7 或 D14 时则不然。这表明在 UVB 暴露后,黄粉虫的先天免疫反应短暂但显著增强。虽然这种情况在 D7 和 D14 并没有持续,但观察到的正向调节值得注意。这些发现与我们理解昆虫免疫学有关,并且可能在对抗某些病原体的商业饲养设施中得到应用。还需要进一步研究以确定持续 UVB 暴露导致的 AMP 基因表达增加是否意味着对白僵菌等病原体的保护能力增强。