摘要。一般来说,煤矿开采都是公开进行的,使用重型设备在表土区取土和搬运土壤,直到可以进行煤矿开采。因此,由于存在物理、化学和生物土壤损害,营养水平较低。生物修复是利用土壤微生物改善前煤矿土地的替代方法之一,这些微生物对土壤植物激素水平有影响,例如产生生长素的根际细菌。本研究旨在分离和表征前煤矿土壤上生长的豆科植物根系的根际细菌,并定性和定量确定其产生 IAA 激素的能力。表征包括革兰氏染色特性、菌落形态、分离物排列和细胞形状。然后,分别使用 Salkowski 方法和分光光度法测试细菌定性和定量产生 IAA 的能力。结果表明,在原煤矿区土壤上生长的豆科植物根际细菌分离株中有 11 种能够产生 IAA 激素,平均浓度为 15.949 ppm(2IA4);10.762 ppm(4IIE3);9.700 ppm(ID3);9.422 ppm(3IB4);7.970 ppm(2IA3);7.847 ppm(6IIB3);7.268 ppm(8IIIB4);6.804 ppm(IIID5);6.459 ppm(IE5);5.379 ppm(7IIIB3);和 5.086 ppm(5IB3)。浓度最高的根际细菌分离株有可能被选为原煤矿区土壤上豆科植物的生长促进剂,以提高豆科作物的生产力。
豆科作物对全球粮食安全和可持续农业至关重要,它们提供必需的植物蛋白质和氨基酸,同时通过共生固氮作用提高土壤肥力。尽管豆科作物具有营养和生态意义,但它们的生产仍面临诸多挑战,包括产量低、易受生物和非生物胁迫以及气候变化对水和土地资源的影响。解决这些问题需要创新的解决方案,将传统育种与尖端生物技术方法相结合。豆科作物改良的最新进展是通过现代育种和基因组编辑技术实现的,例如 CRISPR/Cas9、TALEN 和 ZFN,这些技术可以进行精确修改,以提高农艺性状的适用性和遗传潜力。尤其是 CRISPR/Cas9,它已成为豆科育种的有力工具,可促进靶向突变、基因敲除和基因表达调控。该综述讨论了其在包括大豆、豇豆、鹰嘴豆和花生在内的各种豆科植物中的应用,以改善性状,例如,CRISPR/Cas9 已被用于增加花生中的油酸含量并改善大豆的光周期开花。农杆菌介导方法和基因枪技术等转化方案的进步以及组织培养和表型分析技术的改进正在帮助克服这些挑战。尽管取得了重大进展,但豆科植物转化和再生方面的挑战仍然存在,但组织培养方案和高通量表型分析的最新改进提高了这些基因组编辑技术的效率。它还探讨了将基因组编辑技术与传统育种计划相结合以加速遗传增益和开发生物强化、气候适应性强的豆科植物品种的潜力。通过利用豆科植物中广泛的遗传多样性并采用先进的基因组学工具,研究人员可以创造不仅产量高而且营养丰富且环境可持续的作物。将基因组编辑技术与传统育种相结合,为开发高产、营养丰富、气候适应性强的豆科植物品种铺平了道路。关键词:豆科植物;生物技术;基因组编辑;CRISPR/Cas9;农杆菌介导
摘要:东方山羊豆是豆科植物,具有重要的生态和经济价值,因其抗逆性强、蛋白质含量高而被广泛栽培。然而,东方山羊豆的基因组信息尚未见报道,限制了其进化分析。由于基因组较小,叶绿体相对容易获得基因组序列以进行系统发育研究和分子标记开发。本文对东方山羊豆叶绿体基因组进行了测序和注释。结果表明,东方山羊豆叶绿体基因组长度为125,280 bp,GC含量为34.11%。共鉴定出107个基因,包括74个蛋白质编码基因,29个tRNA和4个rRNA。东方山羊豆叶绿体基因组中丢失了一个反向重复(IR)区。此外,与其近缘种G. officinalis的叶绿体基因组相比,有5个基因( rpl22 、 ycf2 、 rps16 、 trnE-UUC 和 pbf1 )丢失。共检测到84个长重复序列和68个简单序列重复序列,可作为G. orientalis及其近缘种遗传研究的潜在标记。我们发现,在G. officinalis与其他3个Galegeae物种( Calophaca sinica 、 Caragana jubata 、 Caragana korshinskii )的两两比较中,petL 、 rpl20 和 ycf4 3个基因的Ka/Ks值大于1,表明这3个基因受到了正向选择。 15个Galegeae物种的比较基因组分析表明,大多数保守的非编码序列区域和两个基因区域(ycf1和clpP)分化程度较高,可作为DNA条形码用于快速准确的物种鉴定。基于ycf1和clpP基因构建的系统发育树证实了Galegeae物种间的进化关系。此外,在所分析的15个Galegeae物种中,Galega orientalis在ycf1基因中有一个独特的30 bp内含子,而Tibetan liangshanensis在clpP基因中缺少两个内含子,这与现有只有IR缺失支(IRLC)中的甘草属物种缺少两个内含子的结论相反。总之,首次确定并注释了G. orientalis的完整叶绿体基因组,这可以为Galegeae属内尚未解决的进化关系提供见解。
19 世纪末,人们发现豆科植物可与具有固氮作用的根瘤菌建立根瘤内共生关系。此后不久,人们提出了是否有可能将这种特性转移到非豆科作物的问题。在过去的一个世纪里,越来越多的知识为控制这种内共生的细胞、分子和遗传过程提供了独特的见解。此外,最近的系统基因组学研究发现了几种进化后具有专门控制根瘤形成和细菌感染功能的基因。然而,尽管拥有大量知识,但改造非豆科作物固氮结瘤特性的长期目标尚未实现。本综述讨论并强调了非豆科植物固氮结瘤的未解决问题和改造策略。
摘要:天然草原为牲畜放牧提供了宝贵的资源。在南美许多地区,豆科植物和p受精通常用于提高初级生产率。这种实践对植物社区的影响已经建立了良好的确定性。但是,这种管理状态如何影响土壤微生物组是鲜为人知的。在这里,为了填补这一知识差距,我们分析了荷花subbi subbi -lof of sepeding的影响,以及p受精,对乌拉圭潘帕地区土壤微生物群落多样性和活动的影响。结果表明,天然草地围场中的植物群落与托管围场的植物群体显着不同。相比之下,尽管细菌和真菌群落的结构与植物群落的结构相关,但微生物生物量和呼吸和微生物多样性均未受到管理的显着影响。真菌相对丰度以及几种酶活性受到管理的显着影响。这可能会对这些土壤中SOM的C,N和P含量产生后果,进而影响SOM降解。
预计到 2050 年,全球蛋白质需求将增长 50%。为了满足不断增长的需求并确保可持续性,需要温室气体排放低的蛋白质来源,而富含蛋白质的豆科植物种子有可能做出重大贡献。随着气候变化,像野豌豆 ( Vicia sativa ) 这样的豆科植物将供不应求,它们生长在边际种植区,耐旱,能适应多变的年度天气模式。野豌豆种子中存在的 γ-谷氨酰-β-氰基丙氨酸 (GBCA) 毒素无法消除,这阻碍了它几十年来作为人类和动物食品的利用,使这种高度适应性的物种成为“孤儿”豆科植物。然而,野豌豆基因组和转录组数据的可用性以及 CRISPR-Cas 基因组编辑技术的应用为消除 GBCA 毒素限制奠定了基础。在不久的将来,我们预计零毒素野豌豆品种将成为全球蛋白质需求的重要贡献者。
几十年来,研究人员一直致力于开发适应性更强、对环境胁迫耐受性更强的改良主要作物。饲用豆科植物因其巨大的生态和经济价值而在世界范围内广泛传播。非生物胁迫和生物胁迫是限制豆科植物生产的主要因素,而苜蓿(Medicago sativa L.)对干旱和盐胁迫表现出较高的耐受性。对苜蓿改良的努力已导致推出了具有高产量、更好的胁迫耐受性或饲用品质等新的农艺重要性状的品种。苜蓿与固氮细菌有高效的共生关系,因此具有非常高的营养价值,而深根系统有助于防止干旱土地的土壤水分流失。与它的近亲苜蓿(Medicago truncatula Gaertn.)不同,苜蓿的全基因组尚未发布,因此现代生物技术工具在苜蓿中的使用具有挑战性。识别、分离和改良与非生物或生物胁迫反应有关的基因,对我们了解农作物如何应对这些环境挑战做出了重大贡献。在这篇综述中,我们概述了高通量测序、非生物或生物胁迫耐受基因的表征、基因编辑以及具有苜蓿改良生物技术潜力的蛋白质组学和代谢组学技术方面取得的进展。
根瘤菌与土壤中的豆科植物相互作用,形成氮固定结节,其中根瘤菌和植物细胞共存。尽管有关于谷物中根茎相关的氮固定的新兴研究,但豆科植物相互作用的相互作用更加良好,通常是研究植物中根茎介导的氮固定的模型。根瘤菌在许多生态系统中在氮循环中起着至关重要的作用。但是,根瘤菌对土壤条件和理化特性的变化高度敏感(即水分,温度,盐度,pH和氧气可用性)。全球气候变化直接引起的这种变化挑战了自然和农业环境中根茎的适应能力。尽管有一些研究发现了赋予不同环境条件的根瘤菌基因,但根瘤菌胁迫耐受性的遗传基础仍然很少理解。在这篇综述中,我们强调了改善土壤中根瘤菌生存以增强其与植物的共生的重要性,从而可以提高作物产量并促进可持续的农业系统的建立。为了实现这一目标,我们总结了全球气候变化对根瘤菌共生的关键挑战,并整理了当前对胁迫耐受性相关基因和根茎中途径的知识。最后,我们提出了最新的基因工程方法,例如合成生物学,以提高根茎对改变Envi Ronmental条件的适应性。
使用活微生物的发明长期以来一直被视为可获得专利,范围从最初的化粪池 42 到特定化学化合物的发酵制备。43 同样,天然存在产品的合成对应物也是可获得专利的,例如肝脏中存在维生素 B-124,肾上腺中发现肾上腺素。45 另一方面,最高法院裁定“一种由不同种类细菌的互不抑制菌株组成的豆科植物接种剂”是一种不可获得专利的“自然界的杰作发现”。46