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World File Search System诱发突变
非模式水稻品种中伽马射线和 X 射线诱发突变的光谱和密度
1 国际原子能机构 (IAEA) 联合司植物育种和遗传学实验室，2444 Seibersdorf，奥地利 2 生物信息学和科学计算核心，维也纳生物中心核心设施有限公司，Dr-Bohr-Gasse 3, 1030 Vienna，奥地利 3 医学生物信息学中心，图尔库生物科学中心，图尔库大学，Tykistökatu 6, 20520 Turku，芬兰 4 医学生物信息学中心，图尔库生物科学中心，Åbo Akademi 大学，Tykistökatu 6, 20520 Turku，芬兰 5 临床分子生物学系，比亚韦斯托克医科大学，15-269 Bialystok，波兰 6 生物信息学研究组，基因组学和生物信息学核心设施 Szent á gothai 研究中心，佩奇大学，H-7622 Pecs，匈牙利 7加利福尼亚大学兽医遗传学实验室，美国加利福尼亚州戴维斯市老戴维斯路 95616 * 通讯地址：till.brad@gmail.com
利用诱发的遗传变异改良水稻和高粱以应对干旱
自 20 世纪 20 年代以来，诱发突变就已用于作物育种。目前，联合国粮食及农业组织 (FAO) 和原子能机构管理的数据库中记录了 3400 多种突变作物品种。通过改进和调整优化突变密度的技术，可以提高作物品种育种的有效性。这还涉及提高筛选大量突变种群或品系的效率，无论是表型还是基因型。鉴于这些目标，粮农组织/原子能机构粮食和农业核技术联合中心启动了一项为期五年的协调研究项目，题为“通过诱发突变育种提高水稻和高粱的抗旱能力”。该项目汇集了发达国家和发展中国家的研究人员，旨在通过诱发突变提高水稻和高粱种质的抗旱能力，并开发和调整筛选技术，以实现可持续粮食安全。
诱变育种的最新进展和成果...
Tanmoy Sarkar 和 Tanmoy Mondal DOI：https://doi.org/10.33545/2664844X.2024.v6.i2c.220 摘要 遗传变异对于作物育种至关重要。在传统的植物育种计划中，这种变异是通过杂交产生的，并从由此产生的分离世代中进行选择。诱发诱变可以补充或取代杂交作为变异源。引入变异的突变是新形式、品种或物种进化的基础。诱发突变和自发突变都对各种果树作物改良品种的开发做出了重大贡献，补充了传统的育种方法。虽然诱发突变在果树育种应用中有明确的局限性，但可以通过使用体外突变技术来扩大其潜力。 关键词：遗传变异、突变育种、果树作物、杂交 介绍 突变育种已经成为现代农业中一种变革性和有效的工具，特别是在果树作物改良领域。通过诱发突变（改变植物的遗传物质），育种者可以产生新的遗传变异，从而培育出具有理想性状的果树品种，如提高产量、增强抗病性、提高果实品质和增强对环境压力的耐受性。传统上，植物育种依靠杂交和选择来改良果树。然而，这些方法往往有局限性，特别是在克服遗传瓶颈、自交不亲和或某些果树品种的幼年期较长等问题时。突变育种通过创造更广泛的遗传多样性库提供了一种解决方案，使其成为传统育种方法的宝贵补充。过去几十年来，突变育种在果树中的应用经历了长足的发展。技术进步，特别是体外培养系统的进步，提高了突变诱导的精确度和效率。现代分子工具和基因组技术的结合，如新一代测序、标记辅助选择和基于 CRISPR 的基因组编辑，进一步完善了突变育种，使水果基因组的改变更具针对性和可控性。因此，现在的水果作物育种比以往任何时候都更快速、更准确、更可持续。本文深入探讨了突变育种的历史、方法和最新进展，强调了其在水果作物改良中的作用、特定水果品种的主要成就以及该领域的光明未来（Ahloowalia 等人，2004 年）[1]。突变育种在水果作物改良中的作用任何育种计划的主要目的都是增加作物种群的遗传多样性，以选择对农民和消费者都有益的性状。在水果作物中，果实大小、颜色、风味、抗病虫害能力以及对干旱、盐度和极端温度等非生物胁迫的耐受性等理想特性对于提高生产力、适销性和可持续性至关重要。然而，通过传统育种方法实现这些特性通常速度慢、成本高且效率低，尤其是对于需要几年才能成熟的果树等多年生作物。这就是诱变育种发挥作用的地方。诱变育种涉及使用物理（例如辐射）或化学（例如 EMS、叠氮化钠）诱变剂在植物中诱发突变，从而诱导随机遗传
通过增强基因组来强化突变育种...
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。
监管网络中心抗生素耐药性的药物演变
抗生素耐药性的进化是一场世界性的健康危机，其根源是新突变。减缓突变的药物可以作为联合疗法延长抗生素的保质期，但减缓进化的药物和药物靶点尚未得到充分探索，而且效果不佳。在这里，我们使用基于网络的策略来识别阻断氟喹诺酮类抗生素诱发突变中心的药物。我们确定了一种经美国食品药品监督管理局和欧洲药品管理局批准的药物，地喹氯铵 (DEQ)，它可以抑制大肠杆菌一般应激反应的激活，从而促进环丙沙星诱导的（应激诱导的）诱变 DNA 断裂修复。我们发现了抑制途径中的步骤：激活上游“严格”饥饿应激反应，并发现 DEQ 会减缓进化，而不会有利于 DEQ 抗性突变体的增殖。此外，我们展示了小鼠感染期间的应激诱导突变以及 DEQ 对其的抑制。我们的工作为减缓细菌和一般进化的药物提供了一种概念验证策略。
应对当前和未来的挑战
农业是人类生存的关键，它影响了文明的演变。全世界人口的粮食安全在很大程度上取决于农业部门的持续创新/改进。由于各种生物和非生物胁迫的出现，包括气候变化，全球作物生产面临严峻挑战。在不久的将来，由于农业实践的变化，所有这些挑战可能会进一步加剧。几十年来，核科学一直被用于改善农业的不同方面，以提高作物生产力。本文讨论了核辐射通过诱发突变育种方法开发改良作物品种的应用。此外，还回顾了核辐射在 (a) 开发促进植物生长或保护作物免受疾病侵害的配方 (b) 管理主要害虫和 (c) 防止收获后损失方面的应用。此外，还讨论了放射性同位素在研究植物营养吸收、运输及其分布方面的应用。本文最后强调，需要将分子工具整合到传统育种方法中，以应对新出现的挑战。
植物启动子的鉴定、特性及其在基因调控中的作用
摘要：克服作物疾病或非生物胁迫的策略之一是使用改良品种。遗传改良可以通过不同的方法实现，包括常规育种、诱发突变、遗传转化或基因编辑。基因功能和通过启动子调节的表达对于转基因作物改善特定性状是必不可少的。启动子序列的多样性在转基因作物的产生中有所增加，因为它们可以导致以特定方式表达负责改良性状的基因。因此，启动子活性的表征对于生物技术作物的产生是必要的。这就是为什么一些分析集中于使用逆转录聚合酶链反应 (RT-PCR)、基因文库、克隆和测序等技术来识别和分离启动子。启动子分析涉及植物遗传转化方法，这是一种确定植物中启动子活性和基因功能的有效工具，有助于了解基因调控和植物发育。此外，对在基因调控中起基础作用的启动子的研究也非常重要。对转基因生物的调控和发育的研究使我们能够了解以时间、空间甚至受控的方式引导基因表达的好处，证实了发现和开发的启动子种类繁多。因此，启动子是生物技术过程中确保基因正确表达的重要工具。本综述重点介绍了各种类型的启动子及其在转基因作物生成中的功能。
![植物生物技术 37: 20.0404b (2020) [adv.pub.]](/simg/g:\will\search\icon\source\7\79f64403bd75f8328112fa08a0b4888c68c1ea25.webp)
植物生物技术 37: 20.0404b (2020) [adv.pub.]
摘要 利用 CRISPR/Cas9 进行基因组编辑对普通小麦非常有用，因为普通小麦具有异源六倍体的特性，并且可以同时在三个同源基因中诱发突变。虽然农杆菌介导的转化在基因组编辑方面具有优势，但它在小麦中仍然效率低下且需要相对较长的时间。因此，使用具有高效体内诱变功能的向导 RNA (gRNA) 是在短时间内产生基因组编辑突变系的关键因素之一。在本研究中，我们针对普通小麦中的三个基因，建立了一种快速检测由基因枪瞬时表达系统诱导的突变的方法。在未成熟的小麦胚中实现了 gRNA 和 Cas9 的基因枪瞬时表达。一周后使用 PCR-RFLP 检测到突变，并通过基因组克隆测序进行验证。我们确认了几种类型的突变，这些突变的发生率取决于靶序列。此外，在农杆菌转化的植物中，以较高速率编辑的靶标处的突变频率往往更高。这些结果表明，这种快速检测编辑突变的方法可用于多种应用，例如筛选目标序列或修饰载体以实现小麦中有效的 CRISPR/Cas9 基因组编辑。
对小麦启动子中的 430 万个突变进行测序，以了解和修改基因
小麦是全球粮食安全的重要贡献者，为了养活不断增长的人口，小麦需要进一步改良。功能遗传学和基因组学工具可以帮助我们了解不同基因的功能并设计有益的变化。在这项研究中，我们使用启动子捕获分析对四倍体小麦品种 Kronos 的 1,513 株诱变植物中所有高置信度注释基因上游 2 kb 区域进行测序。我们鉴定了 430 万个诱发突变，准确率为 99.8%，突变密度为每 kb 41.9 个突变。我们还将 Kronos 外显子组捕获读数重新映射到 Chinese Spring RefSeq v1.1，鉴定了 470 万个突变，并预测了它们对注释基因的影响。使用这些预测，我们鉴定出的非同义替换比原始研究多 59%，截断突变多 49%。为了展示启动子数据集的生物学价值，我们选择了 VRN - A1 春化基因启动子内的两个突变。这两个突变都位于转录因子结合位点内，显著改变了 VRN - A1 的表达，一个突变减少了每个穗的小穗数量。这些公开可用的测序突变数据集提供了快速且廉价的途径，可以获取大多数小麦基因启动子和编码区中诱导的变异。这些突变可用于了解和调节基因表达和表型，用于基础和商业应用，有限的政府监管可以促进部署。这些突变集合与基因编辑一起，为加速这种经济重要作物的功能遗传研究提供了宝贵的工具。
生物技术在花卉特征改变中的作用
Yogita Jureshiya 和 Neel Kusum Tigga 摘要 生物技术有助于创造变异性、保护生物多样性和选择对有吸引力的植物生长至关重要的优良基因型。花卉产业要求观赏植物出现新的性状。然而，大多数观赏植物的遗传信息很少，杂合性很高，这阻碍了育种工作。因此，使用基因工程等生物技术方法提供了一种获得具有改变性状的花朵的不同方法。随着 CRISPR/Cas9 的发展，植物科学开辟了一个新的可能性领域，它在花卉栽培中有着广阔的用途。未来基因组编辑技术的进步将改变观赏植物的市场。传统育种技术和生物技术方法相结合，以改善花卉的颜色、外观和抗病性。关键词：生物技术、杂合性、CRISPR/Cas 9、基因组编辑、抗性介绍在被称为“花卉栽培”的园艺领域，观赏植物和花卉被种植、出售和展示用于商业目的。与大多数其他大田作物相比，商业花卉的单位土地产量潜力更大，从出口角度来看意义重大。由于基因工程扩大了花卉基因库，促进了切花创新品种的开发，全球花卉产业因创新而蓬勃发展。包括 RNAi、CRES-T 和 miRNA 在内的基因沉默方法改变了花朵的特性。与此类似，基因工程可用于解决花卉品质问题，例如花朵的颜色、气味、对生物和非生物胁迫的适应性以及收获后的存活率。转基因切花收获的效益可能会增加。生物技术方法 1. 微繁殖：无病花卉作物的快速繁殖和繁殖早已通过使用组织培养来实现。（Mousavi 等人，2012 年）[7]。基因型、培养基、碳水化合物、生长调节剂、外植体类型等都对组织培养繁殖的有效性有显著影响。 2. 体细胞克隆变异：在愈伤组织不定芽再生过程中，可能会发生体细胞克隆变异。自 20 世纪 70 年代发现体细胞克隆变异以来，其作为品种开发来源的前景一直存在争议。无论争论如何，体细胞克隆多样性确实是花卉栽培作物品种开发的关键因素。这种特定作物组的体外栽培产生的体细胞克隆变体可能是独一无二的，并且可以通过无性繁殖稳定下来。3. 多倍体育种：倍性操作被认为是改善观赏特性和促进育种计划的宝贵工具（Roughani 等人，2017 年）[9]。4. 突变：任何改良农作物的植物育种计划都必须考虑到遗传多样性。诱发突变已被用作产生变异和育种的工具。在所有诱变剂中，伽马射线被广泛有效使用。5. 基因改造：虽然基因改造为开发重要花卉植物的新品种提供了其他途径，但传统育种技术在生产新型花卉方面非常有效。