1 美国农业部植物科学研究中心,美国明尼苏达州圣保罗 55108 2 明尼苏达大学植物精准基因组学中心,美国明尼苏达州圣保罗 55108 3 明尼苏达大学基因组工程中心,美国明尼苏达州圣保罗 55108 4 明尼苏达大学农学与植物遗传学系,美国明尼苏达州圣保罗 55108 5 马里兰大学植物科学与景观建筑系,美国马里兰州帕克分校 6 马里兰大学生物科学与生物技术研究所,美国马里兰州罗克维尔 7 植物发育激素控制实验室。生物科学系,高级农业学校“Luiz de Queiroz”,圣保罗大学,CP 09, 13418-900,皮拉西卡巴,圣保罗,巴西 8 马克斯普朗克分子植物生理学研究所,Am Muëhlenberg 1, 14476波茨坦戈尔姆,德国 9 Departamento de Biologia Vegetal,Universidade Federal de Vic¸osa,Vic¸osa,米纳斯吉拉斯州,CEP 36570-900,巴西
全球农业产业面临着满足未来粮食需求的压力;然而,现有的作物遗传多样性可能不足以满足这一期望。基因组测序技术的进步和 300 多种植物参考基因组的可用性揭示了作物野生近缘种 (CWR) 中隐藏的遗传多样性,这可能对作物改良产生重大影响。世界各地有许多移地和原地资源,其中许多具有重要的农学特性,用户必须了解它们的可用性。在这里,我们旨在探索可用的移地/原地资源,如基因库、植物园、国家公园、保护热点和拥有 CWR 种质的清单。此外,我们重点介绍了 CWR 基因组资源的可用性和使用方面的进展,例如它们在泛基因组构建和将新基因引入作物中的贡献。我们还讨论了在农作物野生亲缘植物中使用的现代育种实验方法(例如从头驯化、基因组编辑和快速育种)的潜力和挑战,以及使用计算(例如机器学习)方法加速农作物野生亲缘植物物种在育种计划中的利用,以提高作物适应性和产量。
1 进化实验室,遗传学系,“Luiz de Queiroz”农学院,圣保罗大学,皮拉西卡巴,巴西,2 技术分析与模拟实验室,农业工业技术和农村社会经济系,农业科学中心,圣卡洛斯联邦大学,阿拉拉斯,巴西,3 植物生物技术实验室,生物技术系,植物和动物生产,农业科学中心,圣卡洛斯联邦大学,阿拉拉斯,巴西,4 植物育种实验室,生物系,伯南布哥联邦农村大学,累西腓,巴西,5 生物技术系,植物和动物生产,圣卡洛斯联邦大学,阿拉拉斯,巴西,6 植物标本馆管理研究核心,维管植物研究中心,植物研究所,圣保罗,巴西,7 细胞和分子生物学实验室,农业核能中心,圣保罗大学,皮拉西卡巴,巴西,8 圣保罗大学农业核能中心植物育种实验室,巴西皮拉西卡巴
全球气候变化对现代农业和粮食安全构成挑战。作物育种中的密集选择大大缩小了适应气候的遗传多样性(Atherton and Rudich,1986;Lin 等人,2014)。例如,现代栽培品种仅占番茄资源总遗传变异的约 5%(Atherton and Rudich,1986)。这些挑战迫切需要开发新策略来利用野生物种,野生物种是尚未开发的理想抗逆性状的来源,以加速气候智能型作物的育种。基因组编辑已显示出其作为一种快速而精确的育种技术的威力,但创造由多个定量基因座支撑的复杂多基因性状(例如抗逆性状)仍然具有挑战性(Gao,2021)。特别是,由于基因编辑在植物中敲入和敲出效率低下,许多理想性状很难通过基因编辑创造。通过遗传杂交将野生亲属的抗逆性状引入优良品种可取得这样的成功。然而,由于遗传障碍、野生物种生长习性差异大以及优良品种人工去雄的劳动力成本等多重障碍,基因导入进程往往缓慢且耗费人力。例如,虽然目前番茄种子目录以 F 1 杂交种为主,但番茄种子生产成本高昂且费力,因为它需要对种子亲本逐一进行人工去雄,并进行授粉(Atherton 和 Rudich,1986 年)。
摘要:栽培番茄(Solanum lycopersicum)是世界上经济价值最高、种植最广泛的蔬菜作物之一。然而,番茄植株经常受到生物和非生物胁迫的影响,从而降低产量并影响果实品质。栽培番茄的表型多样性很明显,特别是园艺性状,但遗传多样性相当狭窄。针对病毒、真菌、细菌和线虫等不同病原体的主要抗病基因主要来自野生番茄品种,并渗入栽培番茄中。在这里,我们列出了在 S. pimpinellifolium、S. habrochaites、S. peruvianum、S. chilense、S. pennellii、S. galapagense、S. arcanum 和 S. neorickii 中发现的主要病虫害抗性基因,并展望了当前对番茄野生近缘种的了解与所需了解之间的差距。
盐胁迫是继干旱之后第二大破坏性非生物胁迫,限制了全球水稻产量。通过遗传增强耐盐性是一种有前途且经济有效的方法,可在盐胁迫地区提高产量。耐盐性育种具有挑战性,因为水稻对盐胁迫的反应具有遗传复杂性,受低遗传力和高 G×E 相互作用的次要基因控制。许多生理和生化因素的参与进一步复杂化了这种复杂性。绿色革命时代以提高产量为目标的密集选择和育种工作无意中导致了控制耐盐性的基因座逐渐消失,品种间遗传变异性显著降低。遗传资源利用有限和改良品种遗传基础狭窄导致现代品种对耐盐性的响应处于停滞状态。野生种是拓宽驯化水稻遗传基础的极佳遗传资源。利用未被充分利用的野生稻近缘种的新基因来恢复驯化过程中被消除的耐盐性位点,可使水稻品种获得显著的遗传增益。野生稻种 Oryza ru fi pogon 和 Oryza nivara 已被用于开发一些改良稻种,如 Jarava 和 Chinsura Nona 2。此外,增加序列信息获取途径和增强对野生近缘种耐盐性基因组学的了解,为在育种计划中部署野生稻种质提供了机会,同时克服了野生杂交中出现的交叉不亲和性和连锁阻力障碍。预育种是构建可用于育种计划的材料的另一种途径。应努力系统地收集、评估、表征和揭示野生稻的耐盐性机制
1生物化学和分子生物学领域,La Rioja University OneHealth-ur Research Group,26006Logroño,西班牙; idris-nasir.abdullahi@unirioja.es(I.N.A。 ); jl471998@gmail.com(J.L.-F。); rine-christopher.reuben@unirioja.es(R.C.R. ); carmen.gonzalezaz@unirioja.es(c.g.-a. ); carmen.lozano@unirioja.es(c.l. ); myriam.zarazaga@unirioja.es(M.Z。) 2个生物库,环境与生物技术实验室,突尼斯大学的高等生物科学研究所,突尼斯大学,突尼斯1006,突尼斯; islem.trabelsi@etudiant-issbat.utm.tn 3微生物和活跃的生物分子实验室,突尼斯大学科学学院,突尼斯大学EL MANAR,突尼斯大学,突尼斯,突尼斯,突尼斯; arfaoui.ameni109@gmail.com 4尼日利亚扎里亚810107的艾哈迈杜·贝洛大学医学实验室科学系; elyahaya98@gmail.com *通信:carmen.torres@unirioja.es;电话。 : +34-9412997501生物化学和分子生物学领域,La Rioja University OneHealth-ur Research Group,26006Logroño,西班牙; idris-nasir.abdullahi@unirioja.es(I.N.A。); jl471998@gmail.com(J.L.-F。); rine-christopher.reuben@unirioja.es(R.C.R.); carmen.gonzalezaz@unirioja.es(c.g.-a.); carmen.lozano@unirioja.es(c.l.); myriam.zarazaga@unirioja.es(M.Z。)2个生物库,环境与生物技术实验室,突尼斯大学的高等生物科学研究所,突尼斯大学,突尼斯1006,突尼斯; islem.trabelsi@etudiant-issbat.utm.tn 3微生物和活跃的生物分子实验室,突尼斯大学科学学院,突尼斯大学EL MANAR,突尼斯大学,突尼斯,突尼斯,突尼斯; arfaoui.ameni109@gmail.com 4尼日利亚扎里亚810107的艾哈迈杜·贝洛大学医学实验室科学系; elyahaya98@gmail.com *通信:carmen.torres@unirioja.es;电话。: +34-941299750