葡萄是全球公认的具有重要经济价值的果树。在葡萄品种中,汤普森无核葡萄对鲜食和酿酒、干燥和榨汁的广泛应用具有至关重要的影响。该品种是葡萄基因改造最有效的基因型之一。然而,缺乏高质量的基因组阻碍了有效的育种工作。在这里,我们展示了汤普森无核葡萄的高质量参考基因组,其中所有 19 条染色体都表示为 19 个连续序列(N50 = 27.1 Mb),没有间隙,并且预测了所有端粒和着丝粒。与之前的组装(TSv1 版本)相比,新组装包含额外的 31.5 Mb 高质量测序数据,注释了总共 30 397 个蛋白质编码基因。我们还进行了细致的分析,以确定汤普森无核葡萄和两种以抗病性而闻名的野生葡萄品种中的核苷酸结合亮氨酸富集重复基因 (NLR)。我们的分析表明,汤普森无核葡萄中两种类型的 NLR(TIR-NB-LRR (TNL) 和 CC-NB-LRR (CNL))的数量显著减少,这可能导致其对许多真菌疾病(如白粉病)敏感,而第三种类型的 NLR(RPW8(抗白粉病 8)-NB-LRR (RNL))的数量增加。随后,转录组分析表明,在白粉病感染期间 NLR 显著富集,强调了这些元素在葡萄树防御白粉病中的关键作用。高质量汤普森无籽参考基因组的成功组装对葡萄基因组学研究做出了重要贡献,深入了解了无籽、抗病性和颜色性状的重要性,这些数据可用于促进葡萄分子育种工作。
众议院:我们对全能的上帝表示深切而衷心的感谢,在过去的一年里,上帝赐予我们如此多而多样的祝福。全国的总体健康状况良好:我们的收成异常丰厚,全国上下一片繁荣。事实上,尽管我们有缺点,但从我们历史上的事件来看,我们有充分的理由相信,自从我们作为一个国家诞生以来,我们一直受到上帝的特殊保护。我们在进步中遇到了许多威胁和令人震惊的困难,但每次阴云似乎就要在我们头顶爆发时就消散了,对我们机构的危险已经过去了。愿我们永远受到神的指引和保护。虽然总统有义务“不时向国会通报联邦状况”,但我不会详细提及最近在哈珀斯费里发生的悲惨血腥事件。不过,值得注意的是,这些事件无论本身多么糟糕和残酷,其主要重要性在于人们担心它们只是公众心中一种无法治愈的疾病的症状,这种疾病可能会爆发出更危险的暴行,最终导致北方发动一场废除南方奴隶制的公开战争。虽然就我个人而言,我并不担心,但它们应该向我们所有人发出严肃的警告,让我们警惕危险的临近。我们的联邦是无价之宝,需要我们时刻保持警惕,以保护它。从这个角度来看,我恳请我的南北同胞,培养古老的相互忍耐和善意的感情,努力消除目前在这片土地上存在的地区仇恨和冲突的魔咒。这一建议来自一位老公职人员的心声,他的服务始于上一代,当时的明智而保守的政治家几乎都去世了,他最大的愿望是让自己的国家平静、繁荣、统一和强大。我们应该反思,在这个时代,特别是在这个国家,舆论不断变化。在当时最具威胁性的问题现在几乎从人们的记忆中消失了。它们是“火山燃烧殆尽,在旧火山喷发的熔岩、灰烬和肮脏的火山渣上长着和平的橄榄树、令人愉悦的葡萄树和维持生命的玉米。”在我看来,如果那些明智地寻求应用补救措施的人继续下去,那么目前的地区骚乱的命运将证明如此。
摘要 光学设计和电子电路方面的最新进展使得近端传感器从被动式过渡到主动式。主动传感器不依赖自然光的反射,而是测量来自作物的调制光的反射,因此它们可以在所有光照条件下工作。这项研究比较了主动和被动冠层传感器在预测梅洛葡萄园 25-32 个随机选择位置的生物量产量方面的潜力。这两种传感器都提供了从转色期冠层天底视图估算的归一化植被指数 (NDVI),这可以很好地预测修剪重量。虽然被动传感器的红色 NDVI 更多地解释了生物量的变化(R 2 = 0.82),但它与修剪重量的关系是非线性的,最好用二次回归来描述(NDVI = 0.55 - 0.50 wt - 0.21 wt 2)。琥珀色 NDVI-生物量关系理论上的线性度更高,但在高生物量条件下无法验证。叶片中稳定同位素含量(13 C 和 15 N)的线性相关性提供了证据,表明冠层反射率可以检测到由于缺水和肥料氮吸收有限而导致的植物压力。因此,这些移动传感器提供的冠层反射率数据可用于改善葡萄园的特定地点管理实践。
单分子实时 (SMRT) DNA 测序技术 (Pacific Biosciences) 生成的长读段是高质量叶绿体 (1, 2) 和线粒体基因组序列组装的起点之一。栽培的葡萄树 Vitis vinifera 极易受到病原体的感染。抗性品种如种间杂交品种‘Börner’ (V. riparia GM183 [母株] V. cinerea Arnold [花粉供体]) 被用作培育优良葡萄品种的砧木。我们从 SMRT 读段中组装并注释了‘Börner’的叶绿体 (cp_Boe) 和线粒体 (mt_Boe) 基因组序列。除非另有说明,所有生物信息学工具均采用默认参数。从品种“Börner”的幼叶中提取基因组 DNA(3),并在 Sequel I 测序仪(1Mv3 SMRT 细胞、结合试剂盒 v3.0、测序化学 v3.0,均来自 PacBio)上进行测序。通过 BLASTN(BLAST 2.7.1)搜索(4)筛选质体或线粒体序列(RefSeq 版本 91),筛选出潜在的质体或线粒体读段。使用的标准如下:读段长度,500 个核苷酸(nt)以上;同一性,70% 以上;查询覆盖率,30% 以上。 292,574 个潜在质体读段(共 2,715,983,671 nt;N50,12,829 nt)和 426,918 个潜在线粒体读段(3,928,350,102 nt;N50,12,624 nt)分别用 Canu v1.7(5)进行组装。每个最长的重叠群都与 V. vinifera 的叶绿体(6)或线粒体(7)基因组序列具有高度相似性。随后,使用 Bandage(8)确认组装正确。手动修剪环状基因组中重叠的末端序列,并将起始序列与葡萄参考序列比对。用 Arrow(SMRT Link 版本 5.1.0.26412)对组装体进行三次完善。最后一轮精炼将起始点移至序列的相反位置。为了帮助注释,根据制造商的说明,使用 peqGOLD 植物 RNA 试剂盒 (Peqlab) 从“Börner”组织中提取 RNA。根据 TruSeq RNA 样品制备 v2 指南,从 1,000 ng 总 RNA 制备索引 Illumina 测序文库。将得到的转录组测序 (RNA-Seq) 文库以等摩尔量汇集,并在 HiSeq 1500 仪器上以 2 100-nt 双端格式进行测序。cp_Boe (161,008 bp;GC 含量,37.4%) 和 mt_Boe (755,068 bp;GC 含量,44.3%) 使用 Web 服务 GeSeq v1.66 进行注释(cp_Boe 的具体设置:
满足预计在2050年将达到98亿人口的粮食需求,同时也保证了环境可持续性,至关重要的是,通过引入新技术和人工智能来改善农作物的产量,以加速当前向农业的过渡4.0范式。在这种情况下,Precision农业旨在基于观察,衡量和响应时间和空间变异性来制定战略,以提高农业生产的可持续性。不喜欢基于在整个地区很少正确的理论平均条件管理整个领域的常规方法,精确农业认识到该领域内的独特差异。此策略包括调整管理实践,以考虑每个站点上的这些特定差异,从而优化资源利用率。在人工智能和机器人技术的整合中取得了令人印象深刻的进步,以开发精确的农业系统,并证明了许多应用,包括自动化的水果收获,修剪,农作物表型和监测,杂草控制,选择性地喷涂农药和肥料等。然而,在许多机器人技术的领域,例如运动计划和控制,操纵,学习,感知和运动,必须解决新的挑战,以进一步提高农民机器人在开放式和温室条件下挑战性农业环境中的能力和自主权。农业机器人技术中的一个基本主题是涵盖机器人和自然科学的跨学科性质。本期特刊介绍了用于精确农业和人工智能的机器人技术的新创新方法。据报道,研究人员和从业人员对启用农业机器人系统的思想和方法的原始贡献。注意力集中在促进机器人技术与植物科学之间的联系以解决现实世界中的问题。例如,在[1]中,使用半监督学习来描述经过实验测试的方法,以生成新的数据集,用于对葡萄树的语义分割,而人类宣传的数据很少,从而在时间和资源上节省了大量资源。创建此类数据集是朝着开发自主机器人进行葡萄园维护的关键步骤。树干检测也是专门研究林业环境[2]中提出的研究的目的。纸张贡献为三倍:5325个注释森林图像的开放数据集;在四个边缘设备(CPU,TPU,GPU和VPU)评估的13个深度学习模型之间的树干检测边缘AI基准;以及使用Oak-D作为传感设备的树干映射实验。在精确林业的背景下,[3]中介绍了对人工感知和对机器人的感知的现状的调查。准确的映射,本地化和障碍物检测对于有效且安全的自主行驶机器人很重要。[4]中介绍了专门从事激光除草工具的自动移动机器人的指导经理。基于此分析,提出了路线图,以应对相应的科学和技术格局中的杰出挑战,即缺乏感知模型的培训数据,开放软件框架,可用于多机器人团队的强大解决方案,最终用户介绍,最终用户介入,用例现场验证,计算资源计划,计算规划,管理的实验实验,并满足实现的真实运算以及系统的实现和系统测量。重点是机器人跟踪,该机器人跟踪结合了横向控制器,螺旋控制器和线性速度控制器
1 Smolker, Rachel、Anne Petermann 和 Rachel Kijewski。2018 年。森林正处于危机之中,但生物技术并不是解决办法。The Hill。3 月 28 日。https://thehill.com/opinion/energy-environment/380363-the-forests-are-in-crisis-but-biotechnology-is-not-the-solution/ 2 Wilson, AK、JR Latham 和 RA Steinbrecher。2006 年。转基因植物中的转化诱导突变:分析和生物安全影响。生物技术和基因工程评论 23:209-237;Eckerstorfer MF、M. Dolezel、A. Heissenberger、M. Miklau、W. Reichenbecher、RA Steinbrecher 和 F. Waßmann。2019 年。欧盟对通过基因组编辑和其他新基因改造技术 (nGM) 开发的植物的生物安全考虑因素的看法。生物工程与生物技术前沿 7: 31;Tuladhar, R.、Yeu, Y.、Tyler Piazza, J. 等人,2019 年。基于 CRISPR-Cas9 的诱变经常引起靶向 mRNA 错误调节。自然通讯 10, 4056.;Li, J. 等人,2019 年。全基因组测序揭示 CRISPR/Cas9 编辑棉花植物中罕见的脱靶突变和大量固有遗传和/或体细胞克隆变异。植物生物技术杂志 17(5): 858–868;Wang, X.、M. Tu、Y. Wang 等人,2021 年。全基因组测序揭示 CRISPR/Cas9 编辑葡萄树中罕见的脱靶突变。园艺研究 8: 114。3 有关综述,请参阅 Kawall, K.、J. Cotter 和 C. Then。 2020. 扩大欧盟对农业基因组编辑技术的转基因风险评估。欧洲环境科学 32: 106。4 Commoner, Barry。2002. 揭开 DNA 神话:基因工程的虚假基础。哈珀斯杂志。2 月 1 日。https://grain.org/article/entries/375-unravelling-the- dna-myth 5 Wilson, A. 2021. 基因编辑作物和其他转基因作物会破坏可持续的粮食系统吗?Amir Kassam 和 Laila Kassam (eds.)。重新思考食品和农业。Woodhead Publishing。第 247-284 页。6 Benevenuto RF 等人。2017. 通过蛋白质组学和代谢组学分析确定转基因玉米对非生物胁迫的分子反应。PLoS ONE 12(2): e0173069。 7 Anthony, MA、Crowther, TW、van der Linde, S. 等人,2022 年。欧洲各地林木生长与菌根真菌组成和功能相关。ISME J 16,1327–1336。;Jacott, Catherine N.、Jeremy D. Murray 和 Christopher J. Ridout,2017 年。“丛枝菌根共生的权衡:抗病性、生长反应和作物育种前景”农学,7,第 4 期:75。;Lattuada 等人,2019 年。南里奥格兰德州内菌根与本地果树(桃金娘科)之间的相互作用。植物科学 29(4):1726-1738 8 Nguyen, HT 和 JA Jehle。 2007. 转基因玉米 Mon810 中 Cry1Ab 的季节性和组织特异性表达的定量分析。《植物疾病与保护杂志》114(2): 82-87;Lorch, A. 和 C. Then。2007. 转基因 MON810 玉米植株实际上会产生多少 Bt 毒素?绿色和平组织。https://www.testbiotech。org/sites/default/files/How%20much%20Bt%20toxin%20produced%20in%20 MON810_Greenpeace.pdf 9 Miller, ZD 等人。2019 年。为增加密度而改良的转基因火炬松 (Pinus taeda L.) 的解剖、物理和机械特性。木材和纤维科学 51(2): 1-10。 10 美国国家科学、工程和医学院。2019 年。森林健康和生物技术:可能性和注意事项。华盛顿特区:美国国家科学院出版社,第 94 页。 11 加拿大生物技术行动网络 (2022) 《全球转基因树木发展现状》www.cban.ca/globalstatus2020