在气候变化中,极端温度、干旱、盐度和重金属毒性等非生物胁迫严重影响植物的生长和生产力,导致形态发育受损并对植物健康产生负面影响(Hasanuzzaman 和 Fujita,2022;Bhardwaj 等,2023)。这些胁迫会导致植物的形态变化,例如芽和根生长减缓、花药开裂不良、花粉活力丧失、花朵掉落增加、花朵受精减少、种子萎缩和灌浆期缩短。此外,叶片衰老、失绿、坏死、灼伤和脱落进一步加剧了对植物生长的不利影响。 ( Saxena 等人,2019 年;Dumanovic ́ 等人,2021 年;Hasanuzzaman 和 Fujita,2022 年;More 等人,2023 年)。为了抵消这些有害影响,植物采用了各种适应和耐受机制。最近的研究集中于揭示植物对非生物胁迫的反应机制。生理干预,例如由脱落酸 (ABA) 信号通路介导的气孔调节、离子稳态和渗透调节,对于植物适应干旱和盐胁迫至关重要( Kuromori 等人,2022 年;Li 等人,2020 年)。此外,活性氧 (ROS) 清除酶和抗氧化系统在减轻热诱导的氧化损伤和促进耐热性方面的作用也已得到阐明(Dumanovic ́ 等人,2021 年;Mittler 等人,2022 年)。激素信号通路与抗氧化防御系统、离子稳态和渗透调节的相互作用也已得到强调(Ramegowda 等人,2020 年;Singhal 等人,2021 年)。全基因组转录组研究为转录因子、microRNA 和应激反应蛋白等应激反应基因提供了宝贵的见解(Liu 等人,2022 年)。CRISPR-Cas9 技术已成功应用于开发抗非生物胁迫作物,这得益于用于设计合适 CRISPR/Cas9 的生物信息学工具
摘要:植物在整个发育期都会承受非生物胁迫。非生物应力包括干旱,盐,热,冷,重金属,营养元素和氧化应激。改善植物对各种环境压力的反应对于植物的生存和实用性至关重要。WRKY转录因子具有特殊的结构(WRKY结构域),这使得WRKY转录因子具有不同的转录调节函数。WRKY转录因子不仅可以通过调节植物激素信号通路来调节非生物应激反应以及植物的生长和发育,而且还可以通过与W-Box [Tgacca/Tgacct]结合在其靶基因的启动子中通过与W-Box [TGACCA/TGACCT]结合来促进或抑制下游基因的表达。此外,WRKY转录因子不仅与其他转录因子家族相互作用,以调节植物防御对非生物胁迫的反应,而且还通过识别和与W-box的结合来自我调节,以调节其对非生物胁迫的防御反应。然而,近年来,关于高等植物中WRKY转录因子的调节作用的研究评论稀缺。在这篇综述中,我们着重于WRKY转录因子的结构和分类,以及鉴定其下游目标基因和参与对非生物压力的反应的分子机制,这可以提高植物在非生物压力下的耐受能力,我们还期待着未来的研究指导,并提供了对属性的影响,并提供了属性的影响。
1989年,我被任命为日本Riken Tsukuba Life Center的植物分子生物学实验室的首席科学家(PI),以使用拟南芥作为模型植物开始对植物环境反应进行分子分析。 Kazuko和我决定开始新的项目,以了解植物对复杂的非生物压力的反应的分子基础,尤其是干旱,冷,盐度和热量。 我们试图通过各种功能隔离许多诱导干旱的ible基因(命名为RD和ERD),并分析非生物应力反应中基因表达的调节。 我们将工作重点放在对非生物应力反应及其相关信号网络的转换调节上。 我们发现了许多参与植物对干旱,冷和热的植物反应,并分析了非生物应力反应中的基因表达和信号转导。 我们首次展示了植物对干旱胁迫的反应中独立于ABA的调节系统,除了ABA依赖性的压力外。 我们1989年,我被任命为日本Riken Tsukuba Life Center的植物分子生物学实验室的首席科学家(PI),以使用拟南芥作为模型植物开始对植物环境反应进行分子分析。Kazuko和我决定开始新的项目,以了解植物对复杂的非生物压力的反应的分子基础,尤其是干旱,冷,盐度和热量。 我们试图通过各种功能隔离许多诱导干旱的ible基因(命名为RD和ERD),并分析非生物应力反应中基因表达的调节。 我们将工作重点放在对非生物应力反应及其相关信号网络的转换调节上。 我们发现了许多参与植物对干旱,冷和热的植物反应,并分析了非生物应力反应中的基因表达和信号转导。 我们首次展示了植物对干旱胁迫的反应中独立于ABA的调节系统,除了ABA依赖性的压力外。 我们Kazuko和我决定开始新的项目,以了解植物对复杂的非生物压力的反应的分子基础,尤其是干旱,冷,盐度和热量。我们试图通过各种功能隔离许多诱导干旱的ible基因(命名为RD和ERD),并分析非生物应力反应中基因表达的调节。我们将工作重点放在对非生物应力反应及其相关信号网络的转换调节上。我们发现了许多参与植物对干旱,冷和热的植物反应,并分析了非生物应力反应中的基因表达和信号转导。我们首次展示了植物对干旱胁迫的反应中独立于ABA的调节系统,除了ABA依赖性的压力外。我们
小时1。 引入植物生态学1 2。 种子生态学:影响种子发芽的因素:种子的生存能力和种子的寿命,1 3。 种子生态学:影响种子发芽的因素:休眠,温度,光等。 1 4。 繁殖策略:组织文化:第1部分1 5。 繁殖策略:组织文化:第2部分1 6。 植物与生物环境之间的相互作用:化学病1 7。 MED术语考试1 8。 植物与非生物环境之间的相互作用:重金属污染1 9. 植物与非生物环境之间的相互作用:农药污染1 10。 植物与非生物环境之间的相互作用:微型污染1 11. 植物与非生物环境之间的相互作用:药物污染1 12气候变化:土壤中的碳固换1 13气候变化:植物中的碳固存14. 修订+考试2 1 15最终考试1小时1。引入植物生态学1 2。种子生态学:影响种子发芽的因素:种子的生存能力和种子的寿命,1 3。种子生态学:影响种子发芽的因素:休眠,温度,光等。1 4。繁殖策略:组织文化:第1部分1 5。繁殖策略:组织文化:第2部分1 6。植物与生物环境之间的相互作用:化学病1 7。MED术语考试1 8。植物与非生物环境之间的相互作用:重金属污染1 9.植物与非生物环境之间的相互作用:农药污染1 10。植物与非生物环境之间的相互作用:微型污染1 11.植物与非生物环境之间的相互作用:药物污染1 12气候变化:土壤中的碳固换1 13气候变化:植物中的碳固存14.修订+考试2 1 15最终考试1
抗性品种的开发 主题:非生物胁迫耐受性 • 基于基因组学的分析水稻非生物胁迫耐受性的策略 • 作物非生物胁迫耐受性的基因组编辑 • 表型技术和基因组编辑以提高资源利用效率 • 资源利用效率育种 • 根系结构在提高作物非生物胁迫耐受性中的作用 • 探索辐射利用效率以提高作物产量 主题:营养品质 • 了解作物最终用途品质性状的遗传基础和改良 • 基因组学辅助育种以增强作物的营养品质性状 • 基因组编辑以增强品质性状 • 从谷物中提取和定量营养成分的分析技术原理 • 微量营养素含量的遗传增强 • 改良品质性状的转基因方法
环境变化和人口增长是农作物生产和整个粮食安全的主要问题。为了解决这个问题,研究人员一直致力于改良谷物和豆类,并在本世纪初取得了相当大的进展。然而,如果没有蔬菜和水果,谷物和豆类加在一起不足以满足人类生活的饮食和营养需求。生产优质的蔬菜和水果极具挑战性,因为它们易腐烂、保质期短,而且在收获前后会遇到非生物和生物压力。通过引入外来基因来生产转基因作物,可以生产出优质、延长保质期和抗逆性、改变开花和果实成熟的时间的转基因作物,这种方法非常成功。然而,一些生物安全问题,如转基因异交风险,限制了它们的生产、营销和消费。现代基因组编辑技术,如 CRISPR/Cas9 系统,在这种情况下提供了一个完美的解决方案,因为它可以生产无转基因的转基因植物。因此,这些基因编辑植物可以轻松满足农作物生产和消费的生物安全规范。本综述重点介绍了 CRISPR/Cas9 系统在成功产生非生物和生物胁迫抗性方面的潜力,从而提高了蔬菜和水果的质量、产量和整体生产力。
图 3. 微生物全细胞生物电子装置的电化学分析。使用 (a) 裸 ITO 玻璃和 (b) PEDOT:PSS/PHEA 涂层工作电极对生物和非生物电化学反应器进行计时电流测量。插图显示非生物电流密度。反应器接种了 S. oneidensis 以进行生物测量,虚线标记。非生物测量包含培养基。电化学反应器的工作电极平衡在 +0.2 V vs Ag/AgCl,并使用 20 mM 乳酸作为 S. oneidensis 的碳源。在 43 小时的计时电流实验后,在 (c) 裸 ITO 玻璃和 (d) PEDOT:PSS/PHEA 涂层电极上对生物和非生物样品的循环伏安图(扫描速率:10 mV s -1)。
目的:神经炎症是响应中枢神经系统(CNS)损伤,感染,毒素刺激或自身免疫性而发生的。我们先前在脂多糖(LPS)刺激下分析了HT22细胞(小鼠海马神经元)的下游分子变化。我们检测到纤维化蛋白(FBL)的表达升高,这是一种核仁甲基转移酶,但相关的促炎机制未被系统地阐明。这项研究的目的是研究FBL影响神经炎症的潜在机制。方法:使用RT实时PCR,蛋白质印迹和免疫荧光来评估用LPS刺激的HT22细胞中FBL的mRNA和蛋白质表达,以及FBL的细胞定位和荧光强度。Bay-293(七个无同源物1(SOS1)抑制剂的儿子),SR11302(激活蛋白-1(AP-1)抑制剂)和KRA-533(KRAS激动剂)用于确定FBL效果的潜在的分子机制。ap-1是FBL的靶蛋白,并用T-5224(AP-1抑制剂)进行验证。另外,通过转录组测序鉴定了FBL的下游信号通路,并通过RT-real-eal-time PCR验证。结果:LPS在HT22细胞中诱导FBL mRNA和蛋白质表达。深入的机械研究表明,当我们抑制C-FOS,AP-1和SOS1时,FBL表达降低,而当使用KRAS激动剂时,FBL表达会增加。本研究揭示了FBL促进神经炎症的机制,并为治疗神经炎症提供了潜在的靶标。此外,在FBL过表达后,将NF-KB信号通路中炎症基因的转录水平(包括CD14,MyD88,TNF,TRADD和NFKB1)升高。结论:LPS通过RAS/MAPK信号通路诱导HT22细胞中FBL的表达,FBL进一步激活了NF-KB信号通路,从而促进了相关炎症基因的表达和细胞因子的释放。关键字:FBL,神经炎症,LPS,分子对接,转录组测序
全球气候变化,包括干旱、极端气温以及盐碱化和重金属污染等不利的土壤条件,对作物的产量和品质产生了深远影响,对全球粮食安全构成了重大威胁( Waadt 等,2022 年)。为了更好地适应各种非生物胁迫,谷物作物的细胞过程和整个植物生理发生了一些根本性变化( Zhang 等,2022 年)。这些适应性反应对于增强作物抗性至关重要,对作物改良具有极其重要的意义( Gong 等,2020 年)。优良种质的鉴定、潜在机制的发现和重要抗性基因的利用对于抗非生物胁迫作物育种至关重要。高通量表型评估、全基因组关联研究、多组学分析和基因编辑等先进技术不仅加深了我们对作物应对非生物胁迫的分子机制的理解,而且加速了培育具有增强的非生物胁迫抗性的作物(Gao,2021)。尽管通过应用这些先进技术,在模式植物和非模式植物中已经报道了参与植物应对非生物胁迫的多种策略和重要基因,从而增进了我们对主要作物抗非生物胁迫机制的理解,但仍存在知识上的空白。我们设立了“作物抗非生物胁迫育种进展”研究课题,目的是弥补这些空白。本研究课题包括以下主题:(a)非生物胁迫抗性评估和优良种质资源的利用; (b) 通过遗传或基因组学方法鉴定赋予抗非生物胁迫性的基因,例如 BSA-seq、QTL 定位、GWAS 和关键基因家族的全基因组表征;(c) 利用多组学研究作物非生物胁迫的生理和分子机制
(ECO =环境; System =相互依赖的复合物)生态系统是生态学的基本功能单元。它由生物(生物因子)和非生物物质(非生物因素)组成。这是一个相互作用的系统,生物和非生物因子相互作用以在生命和非生物因素之间产生材料交换。“生物体与环境的结构和功能关系称为生态系统或生态系统。”在生物体居住的任何地方,生存和非生存的组成部分之间都有持续的相互作用,即在植物,动物和它们的环境之间。生态系统的功能与通过结构成分的能量流和材料循环有关。生态系统是一个具有特定且可识别的区域的区域,例如森林,草原,沙漠,湿地等。生态系统的性质基于地理特征,例如山,山丘,平原,河流,湖泊或岛屿。生态系统也受到该地区的阳光,温度和降雨的控制。在生态系统中,动植物生活在社区中。他们与非生命环境显示了互动。结构和组成:任何生态系统的结构都是由两个组成部分组成的: