项目负责人:Liz Dennis 博士 CSIRO 植物产业堪培拉 项目 3 旨在通过有针对性的基因和谷物品质研究,为澳大利亚水稻的可持续发展做出贡献。具体目标是: * 通过提高产量和缩短生长期提高产量效率; * 提高对寒冷和盐分等非生物胁迫的耐受性; * 提高与杂草和昆虫的基因控制竞争力; * 改进育种技术;以及 * 增进对关键品质属性的了解 — 特别是那些由胚乳淀粉结构控制的属性。 3.1 提高产量效率 子项目负责人:Laurie Lewin 博士和 Russell Reinke 先生 新南威尔士州农业局 Yanco 提高产量效率可以通过提高产量、缩短生长期或两者结合来实现。这将同时提高经济效益和用水效率。 提高产量效率 (3101) 项目负责人:Laurie Lewin 博士、Russell Reinke 先生和 Peter Snell 先生 新南威尔士州农业局 Yanco * 短生长期水稻品系已从俄罗斯和匈牙利引进了短生长期的水稻品系。初步结果表明,它们确实有潜力成为亲本,但不能直接成为品种。已进行了 22 次杂交,将短周期与高产优质特性结合起来。 * 杂交水稻 通过生产杂交水稻,有可能提高产量。中国目前有 40% 以上的水稻种植区种植了杂交品种,杂交水稻种植区正在增加
同步加速器辐射(SR)提供了广泛的明亮光,可以量身定制以测试无数的研究问题。sr提供了跨尺度阐明结构和组成的途径,使其非常适合研究植物和种子。在这里,我们介绍了一系列方法论和在光源设施上可用的数据输出。数据集具有来自包括Citrullus sp的各种作物物种的种子和谷物。(西瓜),木制sp。(菜籽),Pisum sativum(Pea)和Triticum durum(小麦),以展示SR在推进植物科学方面的力量。SR微型计算层析成像(SR-µCT)成像的应用显示了内部种子微观结构及其三维形态,而无需破坏性切片。光谱探测了样品生物化学,详细介绍了种子大量营养素的空间分布,例如胚胎,胚乳和种子涂层中脂质,蛋白质和碳水化合物。使用同步加速器X射线的方法,包括X射线吸收光谱(XAS)和X射线荧光(XRF)成像显示元素分布,以在种子子组门中的空间图中绘制微量营养素并确定它们的物种。同步基谱镜(SM)允许在纳米级水平上解析化学成分。各种农作物种子数据集展示了加拿大光源五个梁线提供的结构和化学见解的范围,以及用于告知植物和农业研究的同步成像的潜力。
摘要 关键信息 最近的基因组和功能基因组学分析大大提高了人们对麸质蛋白的认识,麸质蛋白是小麦籽粒品质性状的重要决定因素。获得的新见解和精确、多功能和高通量基因组编辑技术的可用性将加速小麦最终用途和健康相关性状的同时改良。 摘要 小麦是世界上的主要主粮作物,为人类提供了不可或缺的膳食能量和营养来源。随着世界人口的增长和发达国家和发展中国家生活水平的提高,全球对高品质小麦的需求不断增加。然而,优质小麦的有效育种在很大程度上取决于对麸质蛋白的了解,麸质蛋白主要包括几种特异性积累在谷物胚乳组织中的醇溶蛋白家族。尽管麸质蛋白已被研究了几十年,但由于其表达、功能和遗传变异的高度复杂性,很难有效地操纵这些蛋白质以同时增强最终用途和健康相关性状。然而,最近的基因组和功能基因组学分析大大提高了人们对麸质蛋白的认识。因此,本综述的主要目的是总结过去 10 年获得的有关麸质蛋白染色体位点和基因的基因组和功能基因组学信息以及调节其在谷物中表达的顺式和反式因子,以及阐明麸质蛋白与影响遗传易感人类个体的几种小麦敏感性的关系的努力。收集到的新见解,加上精确、多功能和高通量基因组编辑技术的可用性,有望加速小麦最终用途和健康相关性状的同步改良以及开发满足不同消费需求的优质品种。
小麦麸质蛋白是已知的乳糜泻病因。这些蛋白质中脯氨酸和谷氨酰胺残基的重复序列使其在胃肠道中具有极强的抗消化性。这些未消化的肽会引发易感个体的免疫反应,这可能是过敏反应或乳糜泻。麸质排除饮食是此类疾病的唯一获批疗法。最近,大麦中的谷氨酰胺特异性内切蛋白酶 (EP-B2) 和脑膜炎黄杆菌中的脯氨酰内切肽酶 (Fm-PEP) 的组合在小麦胚乳中表达时,在模拟胃肠道条件下被证明可以合理地解毒免疫原性麸质肽。尽管这些“麸质酶”很有用,但它们的应用受到限制,因为它们在高温下会变性,而大多数食品加工都需要高温。这些酶的变体来自嗜热生物,但由于其最佳活性在高于 37 ◦ C 的温度下存在,因此不能直接应用。不过,这些酶可以作为参考,指导中温来源的肽酶向热稳定性进化。因此,这里使用序列引导的位点饱和诱变方法在编码 Fm-PEP 和 EP-B2 的基因中引入突变。使用这种方法鉴定出能够在高达 90 ◦ C 的温度下存活的 Fm-PEP 的热稳定性变体和热稳定性高达 60 ◦ C 的 EP-B2 变体。然而,达到的热稳定性水平还不够;本研究提供了可以提高谷蛋白酶热稳定性的证据。并且这项初步研究为未来更详细的结构研究奠定了基础,以获得可以在 ∼ 100 ◦ C 温度下存活的 Fm-PEP 和 EP-B2 变体,从而可以将其包装在谷物中并将此类谷物用于食品工业。
单元-I复制第1章:开花植物的有性繁殖;男女配子体的发展;授粉 - 类型,机构和例子;繁殖装置;花粉 - 杆子相互作用;双重施肥;施肥事件事件 - 胚乳和胚胎的发展,种子的发展和果实的形成;特殊模式 - pomixis,parthenocarpy,polyembryony;种子分散和果实形成的意义。第2章:人类繁殖男性和女性生殖系统;睾丸和卵巢的微观解剖学;配子发生 - 植物发生和卵子发生;月经周期;受精,胚胎发育直至胚泡形成,植入;怀孕和胎盘形成(基本思想);分娩(基本思想);哺乳(基本思想)。第3章:生殖健康需求生殖健康和预防性传播疾病(STD);节育 - 妊娠的需求和方法,避孕和医疗终止(MTP);羊膜穿刺术;不育和辅助生殖技术-IVF,ZIFT,礼物(一般意识的基本思想)。第5章:遗传搜索遗传物质和DNA作为遗传物质的分子基础; DNA和RNA的结构; DNA包装; DNA复制;中央教条;转录,遗传密码,翻译;基因表达和调节-Lac操纵子;基因组,人类和水稻基因组项目; DNA指纹。单位-III:生物学与人类福利单元II遗传学和演变第4章:遗传和变异遗传和变异的原理:Mendelian继承;偏离孟德尔主义 - 不完全的优势,共同主导,多个等位基因和血型的继承,多效性;多基因继承的基本思想;继承理论;染色体和基因;性别决定 - 在人类,鸟类和蜜蜂中;连锁和交叉;性别联系的继承 - 血友病,色盲;人类中的孟德尔疾病 - 丘脑贫血;人类的染色体疾病;唐的综合症,特纳和克莱恩·费尔特的综合症。第6章:生命的进化起源;生物进化的生物进化和证据(古生物学,比较解剖学,胚胎学和分子证据);达尔文的贡献,现代的综合进化论;进化的机制 - 变异(突变和重组)和自然选择,示例,自然选择的类型;基因流和遗传漂移;哈迪 - 温伯格的原则;自适应辐射;人类进化。
我们通过 CRISPR–Cas9 编辑 12 个优良玉米自交系中的蜡质等位基因,创造了蜡质玉米杂交种,这一过程比使用回交和标记辅助选择的传统性状基因渗入快了一年多。在 25 个地点进行的田间试验表明,CRISPR-蜡质杂交种在农艺上优于基因渗入杂交种,平均每英亩产量高出 5.5 蒲式耳。玉米蜡质基因 (Wx,也称为 Wx1) 编码一种颗粒结合的 NDP-葡萄糖-淀粉葡萄糖基转移酶,该酶负责延长直链淀粉中葡萄糖聚合物的线性链 1。野生型 (WT) 种子淀粉由~25% 直链淀粉和~75% 支链淀粉组成,而功能丧失的 wx 突变种子淀粉则由~100% 的支链淀粉组成,这使胚乳具有像蜡烛一样暗淡而光滑的外观 2 ,因此得名“糯玉米”。糯玉米淀粉用于造纸和粘合剂工业,并在食品工业中用作稳定剂和增稠剂 3 。美国每年在约 500,000 英亩的土地上生产约 8000 万蒲式耳糯玉米。有~200 个 wx 突变等位基因是自发产生的,通过随机诱变产生的,或通过非优良品系中的 CRISPR-Cas 靶向诱变产生的 4,5 。其中,wx-C 等位基因是现代商业糯玉米杂交种中使用最广泛的 wx 供体。商业化糯玉米杂交种是通过将 wx 突变基因渗入优良自交系而开发的。基因渗入通常需要与轮回亲本回交六到七代并自交才能获得用于商业化杂交生产的自交系。糯玉米杂交种的产量比对应的非糯玉米杂交种低约 5% 3 。产量降低的原因尚不清楚;可能是由于性状基因渗入造成的连锁累赘或 wx 突变导致的淀粉性质改变。使用 CRISPR-Cas9 进行基因组编辑和改进的转化技术 6 – 9 有可能缩短糯玉米杂交种的上市时间并消除回交过程中出现的连锁累赘。我们报道了使用 CRISPR-Cas9 和形态发生基因直接在 12 个优良玉米自交系中产生糯玉米缺失等位基因并进行多点产量测试的情况,所有这些过程耗时三年,这比基因渗入方法快得多。使用图 1a 中概述的策略,在优良自交系中生成了两个蜡质缺失等位基因,即 4 千碱基 (kb) 和 6 kb 缺失。为了在自交系 PH184C 中生成 4 kb 缺失系,将编码基因组编辑试剂 (指导对 CR1/CR3 和 Cas9;补充图 1) 的 DNA 引入未成熟胚胎中