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微藻驯化面临的巨大挑战
“微藻”一词是指具有光合作用的单细胞细胞，包括来自两个生命领域的生物，即细菌（蓝藻）和来自初级（古藻体）或次级（例如，原生藻）内共生事件的各种真核生物演化支。尽管微藻在分类学上分布广泛，但它们具有一些共同的特征，使它们在某种程度上“相似”。产氧光合作用源自共同的起源，这使得微藻在营养网络中作为初级生产者占有重要地位。它们是单细胞的或形成非常小的菌落，其培养依赖于常见的方法，提供光、二氧化碳、水和营养物质。微藻可产生有价值的分子，如聚糖、脂质、色素、蛋白质等。因此，尽管“微藻”一词在植物学或分类学意义上并不恰当，但它在生态学和人类工业中有着其合法的含义。这既是将知识从一种生物体转移到另一种生物体时的弱点，也是解决类似生物技术问题时的优势。过去十年，发展以微藻为基础的产业已成为一项社会挑战。气候紧急情况和耕地压力使得每天对新型无碳和可持续生产的需求更加迫切。应用范围从食品、健康、绿色化学到生物燃料，有望利用从大气或碳排放行业捕获的二氧化碳生产生物分子。在这种背景下，“藻类行业”应运而生，聚集了专门从事藻类培养、收获、提取工艺和生物精炼的参与者。将野生藻类菌株转化为“藻类作物”，即“驯化”微藻，代表着一项艰巨的任务，因为可能存在感兴趣的初始特征，如相对较高的油、碳水化合物、色素等，但提高、可重复和可扩展产量的道路极具挑战性。农业领域可以吸取一些经验教训，为微藻领域的研究提供新的刺激。当人们在大自然中行走时，他或她会发现类似小麦、玉米、番茄、向日葵、油菜籽等的野生植物吗？与野生植物相比，农作物看起来又大又胖。此外，收获后，栽培种子很少逃逸并入侵未开垦地区。因此，植物驯化侧重于生产力和质量，而不是与野生群落竞争的适应性。野生植物和驯化植物之间的巨大差异表明，其他生命分支也应该可以获得产量的提高，请记住，栽培植物是二倍体，而目前大多数栽培的微藻是单倍体。
驯化过程中的顺式和反式调控变异......
驯化过程需要将野生形态快速转化为人类选择的栽培形态。这一过程通常通过改变基因调控来实现，然而，顺式和反式调控变异在作物果实驯化中的作用尚无明确模式。利用等位基因特异性表达和网络分析，我们描述了辣椒野生和栽培品种的调控模式和基因表达的遗传，辣椒是一种果实形态变化显著的作物。我们认为，与栽培形式相关的基因表达差异最好由顺式调控中心通过反式调控级联起作用来解释。我们表明，在栽培辣椒中，与果实形态相关的基因表达相对于野生近缘种的基因表达部分是隐性的，这与杂交果实表型一致。栽培辣椒果实成熟和生长基因表达的减少表明，在其驯化过程中发生了功能丧失的选择。反式调控变化是大多数表现出调控差异的基因的基础，并且对基因表达的影响比顺式调控变体更大。对选定的顺式调控基因（包括 ARP9 和 MED25）的网络分析表明，它们与许多参与器官生长和果实成熟的转录因子相互作用。与顺式调控变体相关的差异表达基因及其与下游反式作用基因的相互作用有可能驱动野生果实和栽培果实之间观察到的形态差异，并为辣椒驯化过程中的形态转变提供一种有吸引力的机制。
氰化物的最新基因组进化、驯化和代谢
1. 哥伦比亚波哥大安第斯大学系统与计算机工程系 2. 哥伦比亚波哥大安第斯大学化学与食品工程系产品与工艺设计组（GDPP） 3. 哥伦比亚波哥大哥伦比亚国立大学农业科学学院 4. 哥伦比亚波哥大Biotecnologia y Genética SAS, Biotecgen 5. 哥伦比亚波哥大安第斯大学生物科学系马克斯·普朗克计算生物学串联组计算生物学和微生物生态学研究组 6. 哥伦比亚国立大学农业科学学院，帕尔米拉校区，帕尔米拉，哥伦比亚 7. UMR DIADE，发展研究所（IRD），CIRAD，蒙彼利埃大学，34394，蒙彼利埃，法国 + 共同第一作者 * 通讯作者： ja.duitama@uniandes.edu.co
加速新作物驯化：产量是关键
未来的可持续农业将依赖于能够耐受生物和非生物胁迫、只需要最少的水和养分投入、并且能够以最小的碳足迹种植的作物。满足这些要求的野生植物在自然界中比比皆是，但通常产量较低。因此，用产量较低但恢复力强的品种取代目前的高产作物将需要做出艰难的权衡，即增加种植面积以产生相同的产量。种植更多的土地会减少自然资源、减少生物多样性并增加我们的碳足迹。可持续集约化可以通过增加已经具有恢复力的未充分利用或野生植物品种的产量来实现，但通过常规育种计划实现这一目标可能是一个长期的前景。利用诱变技术对孤儿或作物野生亲缘种进行从头驯化是一种获得高产恢复力作物的替代且快速的方法。借助新的精确分子技术，应该能够在比农业史上任何时候都短得多的时间内实现经济可持续的产量。
玉米驯化和育种改良的基因组图谱
摘要 玉米（Zea mays ssp. mays）是当今世界产量最高的作物，广泛用作食品、饲料和各种工业产品的原料。玉米产量的不断提高是植物育种和现代农业成功的见证。在驯化和历史育种过程中，人类对其形态和生理性状进行了强烈的选择，以利于生态适应、产量和营养价值的提高以及收获。玉米功能基因组学研究的最新进展极大地深化和扩展了我们对玉米驯化和遗传改良的分子和遗传基础的认识。在本文中，我们总结了玉米驯化和驯化后遗传改良的关键性状和调控基因，并对如何利用这些知识来加速未来的玉米育种进行了前瞻性的展望。
加速新作物驯化：产量是关键
未来的可持续农业将依赖于能够耐受生物和非生物胁迫、只需要最少的水和养分投入、并且能够以最小的碳足迹种植的作物。满足这些要求的野生植物在自然界中比比皆是，但通常产量较低。因此，用产量较低但恢复力强的品种取代目前的高产作物将需要做出艰难的权衡，即增加种植面积以产生相同的产量。种植更多的土地会减少自然资源、减少生物多样性并增加我们的碳足迹。可持续集约化可以通过增加已经具有恢复力的未充分利用或野生植物品种的产量来实现，但通过常规育种计划实现这一目标可能是一个长期的前景。利用诱变技术对孤儿或作物野生亲缘种进行从头驯化是一种获得高产恢复力作物的替代且快速的方法。借助新的精确分子技术，应该能够在比农业史上任何时候都短得多的时间内实现经济可持续的产量。
动物驯化中的偶联受体及其配体
摘要 植物和动物的驯化导致了人类历史上最重大的文化和社会经济转型之一。动物驯化，包括人类监督的繁殖，在很大程度上将特定动物物种与受环境和生态因素驱动的自然进化历史脱钩。驯化动物的主要动机是生产食物和材料（例如肉、蛋、蜂蜜或奶制品、羊毛、皮革制品、珠宝和药品），以支持农业耕作或运输（例如马、牛、骆驼和骆驼）并促进人类活动（用于狩猎、救援、治疗援助、守卫行为和保护或仅仅作为伴侣）。近年来，已经解码了 40 多种驯养动物的遗传信息；这些研究已经确定了与特定生理和行为特征相关的基因和突变，这些基因和突变导致了动物驯化的复杂遗传背景。这些因育种而改变的基因组为不同生理区域的调节提供了见解，包括有关内分泌学和行为之间的联系的信息，具有重要的病理生理学意义（例如肥胖和癌症），将人们对驯化的兴趣扩展到该领域之外。在驯化和育种过程中经过选择的几种基因编码特定的 G 蛋白偶联受体，这是一类跨膜受体，参与调节许多总体功能，如生殖、发育、身体稳态、代谢、应激反应、认知、学习和记忆。在这里，我们总结了有关 G 蛋白偶联受体及其配体的变异以及它们如何促进动物驯化的现有文献。
CRISPR 介导加速非洲水稻地方品种的驯化
由于适应当地环境和土壤条件，非洲 Oryza glaberrima 和 Oryza sativa 地方品种被视为育种性状的宝贵资源。与“进口的”高产亚洲水稻品种相比，它们通常具有对地方性害虫的卓越抗性以及对干旱和营养缺乏的耐受性。相比之下，这些非洲地方品种的“驯化性状”如落粒、倒伏和种子产量尚未得到很好的确立。因此，这些非洲品种在高产农业中的应用受到产量和谷物质量不可预测的限制。我们正在通过开发遗传转化非洲地方品种的协议来解决这一缺点，以便使用 CRISPR-Cas 介导的育种方法。在这里，我们使用栽培的非洲地方品种 Kabre 作为概念验证，以针对选定的已知“驯化位点”并提高 Kabre 水稻的农学潜力。使用基于 CRISPR-Cas9 的载体进行稳定的遗传转化可产生单个和同时多个基因敲除。通过破坏 HTD1 基因，产生了身高降低以减少倒伏的植物。此外，使用多重 CRISPR-Cas9 构建体靶向了三个显示控制种子大小和/或产量的基因座（ GS3 、 GW2 和 GN1A ）。这产生了种子产量显著提高的突变体。我们的研究提供了一个例子，说明新育种技术如何加速高产非洲地方水稻品种的开发，考虑到非洲是全球人口增长的热点地区，因此容易出现粮食短缺，这是一个重要的进步。
农作物野生近缘种从头驯化的途径
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
利用精准表型分析指导从头驯化
人们经常提到的一个事实是，到本世纪中叶，全球人口增长率可能会超过全球农业生产增长率。此外，全球各地的生产力差异很大，但农业的大部分负担却落在少数物种的栽培上，这些物种大多位于不同于其驯化起源地的地方，而且往往受到截然不同的环境条件的影响（ Fernie 和 Yan，2019 年）。最近的技术发展——主要是下一代测序技术的可及性和可负担性的增强——已经使我们能够鉴定出 100 多个驯化基因（ Fernie 和 Yan，2019 年）。其中许多基因，例如与碎裂性、种子大小和休眠丧失相关的基因，在我们的作物物种中都得到了保留（ Gross 和 Olsen，2010 年； Lenser 和 Theissen，2013 年）。然而，其他基因似乎只针对某些作物或作物类型，例如果实形状的改变（Xiao 等人，2008 年）或块茎的进化（Cheng 等人，2016 年；Hardigan 等人，2017 年）。确定基因后，它们可用于从头驯化，即对很少栽培或尚未驯化的物种进行遗传改良。关键是要确定表现出特定期望特性的物种，例如更高的产量和肥料利用率