非生物胁迫是农业生产的主要限制因素,对农业生产构成严重威胁。传统育种在上个世纪显著提高了作物的生产力,但由于非生物胁迫的多基因特性,传统育种已达到其最大能力。或者,生物技术方法可以提供新的机会来生产能够适应快速变化的环境并在严重的环境胁迫条件下仍能获得高产的作物。在过去的几十年里,许多与胁迫相关的基因已被鉴定和操纵以产生抗胁迫植物,这可能导致世界上大多数国家的粮食产量进一步增加。本综述重点介绍了使用转基因技术和基因编辑技术提高植物非生物胁迫耐受性的最新进展,并强调了在人口不断增加但可用于粮食生产的土地和水资源不断减少以及气候变化迅速对农业不利的世界中,使用基因工程来确保粮食和纤维供应的潜力。
植物从其发育早期开始就与有益微生物相互作用,在促进种子发芽、改善养分利用、增强水分吸收、预防植物病原体侵袭和增强对非生物胁迫的反应方面发挥着关键作用。微生物可以从各种来源分离出来,并在体外和体内评估其促进植物生长的潜力。已经提出了几种管理这些有益微生物的策略,包括利用微生物组增强对非生物胁迫的耐受性和促进植物生长的方法。在当前气候变化的背景下,植物生长的条件越来越具有挑战性,迫切需要确定兼容的微生物以确保园艺作物的生长和产量。本期特刊旨在关注植物与微生物的相互作用,并邀请采用多种方法的研究来探索植物相关微生物在生物和非生物胁迫下在园艺生产中的多样性、适应性、生态作用和益处。
摘要:小麦是世界上最重要的主食作物之一,其遗传改良对于满足不断增长的人口的全球需求至关重要。然而,气候变化加剧的环境压力和耕地面积的不断恶化使得满足这一需求变得非常困难。鉴于此,小麦对非生物胁迫的耐受性已成为遗传改良的一个关键目标,这是一种在不增加耕地面积的情况下确保高产的有效策略。与现代农业相关的遗传侵蚀,即高产小麦品种是高选择压力的产物,这降低了整体遗传多样性,包括可能有利于适应不利环境条件的基因的等位基因多样性。这使得传统育种成为一种效率较低或速度较慢的产生新抗逆小麦品种的方法。无论是挖掘不适应的大型种质库的多样性,还是产生新的多样性,都是主流方法。基因工程的出现为创造新的植物变异提供了可能性,其应用为传统育种提供了强有力的补充。转基因和基因组编辑等基因工程策略为改善栽培品种具有重要农学意义的环境耐受性提供了机会。至于小麦,全球有数个实验室已成功培育出具有增强的非生物胁迫耐受性的转基因小麦品系,而且最近,用于小麦基因组内靶向变异的 CRISPR/Cas9 工具也取得了显著改进。鉴于此,本综述旨在提供基因工程应用的成功案例,以改善小麦对干旱、盐分和极端温度的适应性,这些是最常见和最严重的事件,导致全球小麦产量损失最大。
Hasanuzzaman,M。;帕尔文(K。); Bardhan,K。;纳哈尔(K. Nahar); Anee,T.I。 ; Masud,A.A.C。 ; Fotopoulos,V。非生物胁迫下植物中活性氧代谢的调节生物刺激物。 单元格2021,10,2537。https://doi.org/10.3390/cells10102537Hasanuzzaman,M。;帕尔文(K。); Bardhan,K。;纳哈尔(K. Nahar); Anee,T.I。; Masud,A.A.C。; Fotopoulos,V。非生物胁迫下植物中活性氧代谢的调节生物刺激物。单元格2021,10,2537。https://doi.org/10.3390/cells10102537